2008年高考物理一轮复习资料 第39讲 带电粒

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2008年高考物理一轮复习资料 第39讲

带电粒子在复合场中的运动1

知识点拨:

1.复合场是指电场、磁场、重力场中的三者或其中任意两者共存的场.在复合场中运动的电荷有时可不计重力,如电子、质子、α粒子等微观粒子,也有重力不能忽略的带电体,如带电的小球、液滴、微粒等。

2.电荷在复合场中的运动一般有两种情况——直线运动和圆周运动:

(1)若电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动,由于电场力和重力为恒力,洛伦兹力方向和速度方向垂直且大小随速度的大小而改变.所以只要电荷速度大小发生变化,垂直于速度方向的合力就要发生变化,该方向电荷的运动状态就会发生变化,电荷就会脱离原来的直线轨道而沿曲线运动。 可见,只有电荷的速度大小不变,才可能做直线运动,也就是说,电荷在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时,一定是做匀速直线运动。

(2)电荷在上述复合场中做匀速圆周运动时,由于物体做匀速圆周运动的条件是所受合外力大小恒定、方向时刻和速度方向垂直,这是任何几个恒力或恒力和某一变力无法合成实现的,只有洛伦兹力可满足该条件;也就是说,电荷在上述复合场中如果做匀速圆周运动,只能是除洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现.处理此类问题,一定要牢牢把握这一隐含条件。 备考训练:

1.在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场,取坐标如图,一带电粒子沿x 轴正方向进入此区域,在穿过此区域的过程中运动方向始

终不发生偏转,不计重力的影响,电场强度E

和磁感应强度

B

的方向可能是

( )

A .E 和

B 都沿x 轴方向。

B .E 沿

y 轴正向,B 沿z 轴正向

C .E 沿z 轴正向,B 沿y 轴正向

D .

E 和B 都沿z 轴正向

2.一质子恰能作匀速直线运动穿过正交电磁场.若要粒子穿过此区域后动能增加,则 ( ) A .减弱磁场,其余条件不变 B .增强磁场,其余条件不变 C .电场反向,其余条件不变 D .换用初动能与质子相同的 粒子

3.如图所示,质量为m ,电量为q 的正电物体,在磁感强度为B 、方 向垂直纸面向里的匀强磁场中,沿动摩擦因数为μ的水平面向左运动,物体运动初速度为υ,则 ( )

A .物体的运动由υ减小到零所用的时间等于mυ/μ(mg +qυ

B )

B .物体的运动由υ减小到零所用的时间小于mυ/μ(mg +qυB )

C .若另加一个电场强度为μ(mg +qυB )/q 、方向水平向左的匀强电场,物体做匀速运动

D .若另加一个电场强度为(mg +qυB )/q 、方向竖直向上的匀强电

场,物体做匀速运动

4.如图所示,Q 1、Q 2带等量正电荷,固定在绝缘平面上,在其连线上有一光滑的绝缘杆,杆上套一带正电的小球,杆所在的区域同时存在一个匀强磁场,方向如图,小球的重力不计.现将小球从图示位置从静止释放,在小球运动过程中,下列说法中哪些是正确的

( )

A .小球加速度将不断变化

B .小球速度将一直增大

C .小球所受洛伦兹力将一直增大

D .小球所受洛伦兹力大小变化,方向也变化

5.一电子在磁感强度为B 的匀强磁场中,以一固定的正电荷为圆心在同一轨道上运动,磁场方向垂直于运动平面,电场力恰好是磁场作用在电子上洛伦兹力的3

倍,电子电量为

e ,质量为

m ,那么电子运动的可能角速度为

( )

A .

m

Be 4 B .

m Be 3 C .m

Be

2 D .

m

Be

6.如图所示,带电平行板中匀强电场竖直向上,匀强磁场方向垂直纸面向里,某带电小球从光滑绝缘轨道上的a 点自由滑下,经过轨道端点P 进入板间后恰好沿水平方向做直线运动,现使小球从稍低些的b 点开始自由滑下,在经P 点进入板间的运动过程中

( )

A .其动能将会增大

B .其电势能将会增大

C .小球所受的洛伦兹力将会增大

D .小球所受的电场力将会增大

7.在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,有一倾角为θ,足够长的光滑绝缘斜面,磁感应强度为B ,方向垂直纸面向外,电场方向竖直向上.有一质量为m ,带电量为+q 的小球静止在斜面顶端,这时小球对斜面的正压力恰好为零,如图所示,若迅速把电场方向反转竖直向下,小球能在斜面上连续滑行多远?所用时间是多少?

8.如图所示,在x 轴上方有水平向左的匀强电场,电场强度为E ,在x 轴下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B 。正离子从M 点垂直于磁场方向,以速度v 射入磁场区域,从N 点以垂直于x 轴的方向进入电场区域,然后到达y 轴上的P 点,若OP =ON ,求:

(1)离子的入射速度是多少?

(2)若离子在磁场中的运动时间为t 1,在电场中的运动时间为t 2,则

t 1: t 2多大?

9.如图所示,匀强电场E=4V/m ,水平向左,匀强磁场B=2T ,垂直纸面向里,m=1g 的带正电的小物块A ,从M 点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑,它滑行0.8m 到N 点时就离开壁做曲线运动,在P 点A 瞬时受力平衡,此时其速度与水平方向成450角,设P 与M 的高度差为1.6m ,求:

(1)下滑时摩擦力做的功 (2)水平距离

10.如图示,在空间存在水平向里场强为B 的匀强磁场和竖直向上场强为E 的匀强电场。在某点由静止释放一个带负电的液滴a ,它运动到最低点处,恰与一个原来处于静止的带正电的液滴b 相撞,撞后两液滴合为一体,沿水平方向做直线运动,已知液滴a 的质量是液滴b 质量的2倍;液滴a 所带电量是液滴b 所带电量的4倍。求两液滴初始位置之间的高度差h 。(a 、b 之间的静电力忽略)

11.如图所示,水平虚线上方有场强为E 1的匀强电场,方向竖直向下,虚线下方有场强为E 2的匀强电场,方向水平向右;在虚线上、下方均有磁感应强度相同的匀强磁场,方向垂直纸面向外,ab 是一长为L 的绝缘细杆,竖直位于虚线上方,b 端恰在虚线上,将一套在杆上的带电小环从a 端由静止开始释放,小环先加速而后匀速到达b 端,环与杆之间的动摩擦因数μ=0.3,小环的重力不计,当环脱离杆后在虚线下方沿原方向做匀速直线运动,求:

(1)E 1与E 2的比值;

圆周半径为

3

L

,环从a 到b 的过程中克服(2)若撤去虚线下方的电场,小环进入虚线下方后的运动轨迹为半圆,摩擦力做功W f 与电场做功W E 之比有多大?

a

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