带电粒子在复合场中的运动习题全集(含答案)汇编

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例1.如图11-4-1绝缘直棒上的小球,其质量为m、带电荷量是+q,小球可在棒上滑动.将此棒竖直放在互相垂直且在水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁感应强度是B,小球与棒间的动摩擦因数为?,求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度(小球带电荷量不变)

B E

图11-4-1

例2.如图11-4-3所示,水平放置的平行金属板,长为l=140cm,两板之间的距离d=30cm,板间有图示方向的匀强磁场,磁感应强度的大小为B=1.3×10-3T.两板之间的电压按图所示的规律随时间变化(上板电势高为正).在t=0时,粒子以速度v=4×103m/s从两板(左端)正中央平行于金属板射入,已知粒子质量m=6.64×10-27kg,带电量q=3.2×10-19C.试通过分析计算,看粒子能否穿越两块金属板间的空间,如不能穿越,粒子将打在金属板上什么地方?如能穿越,则共花多少时间?

U/V

1.56

O 1 2 3 4 5 t/10-4s

图11-4-3

【益智演练】

1.一个质量为m,电量为q的负电荷在磁感应强度为B的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运动,磁场方向垂直于它的运动平面,作用在负电荷上的电场力恰好是磁场力的三倍,则负电荷做圆周运动的角速度可能是:( )

4qB A.m 3qB B. m

2qB C. m

qBD. m

2.如图11-4-5所示,足够长的光滑三角形绝缘槽,与水平面的夹角分别为α和β(α<β),加垂直于纸面向里的磁场.分别将质量相等、带等量正、负电荷的小球 a、b依次从两斜面的顶端由静止释放,关于两球在槽上运动的说法正确的是( ) A.在槽上,a、b两球都做匀加速直线运动,且aa>ab B.在槽上,a、b两球都做变加速运动,但总有aa>ab

C.a、b两球沿直线运动的最大位移是sa<sb D.a、b两球沿槽运动的时间为ta和tb,则ta<tb

β 图11-4-5

α

3.一带正电的小球沿光滑水平桌面向右运动,飞离桌面后进入匀强磁场,如图11-4-6所示,若飞行时间t1后落在地板上,水平射程为s1,着地速度大小为v1,撤去磁场,其他条件

图11-4-6

不变,小球飞行时间t2,水平射程s2,着地速度大小为v2,则( ) A.s2>s1 B.t1>t2 C.v1>v2 D.v1=v

α

4.用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电量为+q的小球,让它处于右图11-4-7所示的磁感应强度为B的匀强磁场中.由于磁场的运动,小球静止在如图位置,这时悬线与竖直方向夹角

B 为α,并被拉直,则磁场运动的速度和方向是( )

A.v=mg/Bq,水平向右 B.v=mg/Bq,水平向左

图11-4-7

C.v=mgtanα/Bq,竖直向上 D.v=mgtanα/Bq,竖直向下

5.如图11-4-8所示,有一电量为q,质量为m的小球,从两竖直的带等量 异种电荷的平行板上方高h处自由下落,

两板间有匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,那么带电小球在通过正交电磁场时( ) 更多精品文档

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A.一定做曲线运动 B.不可能做曲线运动 C.可能做匀速直线运动 D.可能做匀加速直线运动 q _ 6.如图11-4-9所示,带电平行板间匀强电场竖直向上,匀强磁h 场方向垂直纸面向里,某带电小球从光滑轨道上的a点自由a b P 下落,经轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运

B B 动.现使小球从稍低些的b点开始自由滑下,在经过P点进

入板间后的运动过程中,以下分析中正确的是( )

+ 图11-4-9 A.其动能将会增大 B.其电势能将会增大

图11-4-8

C.小球所受的洛伦兹力将会逐渐增大 D.小球受到的电场力将会增大

b 7.如图11-4-4-10所示,在长方形abcd区域内有正交的电磁场,ab=bc/2=L,一带电粒子从ad的

B 中点垂直于电场和磁场方向射入,恰沿直线从bc边的中点P射出,若撤去磁场,则粒子从C

点射出;若撤去电场,则粒子将(重力不计)( ) a v0 A.从b点射出 B.从b、P间某点射出 C.从a点射出 D.从a、b间某点射出

E a d c

v 8.如图11-4-11所示,在真空中,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方

b 图11-4-10

向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,已知a静止,b

v c 向右匀速运动,c向左匀速运动,比较它们的质量应有( )

A.a油滴质量最大 B.b油滴质量最大 C.c油滴质量最大 D.a、b、c质量一样 图11-4-11

9.如图11-4-12中所示虚线所围的区域内,存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B

E e 的匀强磁场,已知从左侧水平射入的电子,穿过这一区域时未发生偏转,设重力忽略不计,

B 则在这个区域中的E和B的方向可能是( ) A.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同 图11-4-12 B.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反

C.E竖直向上,B垂直于纸面向外 D.E竖直向上,B垂直于纸面向里

10.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向内的匀强磁场,如图11-4-13所示.已知

A B 一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B时速

C 度为零.C是曲线的最低点,不计重力.以下说法正确的是( )

A.离子一定带正电 B.A、B两点位于同一高度

图11-4-13

C.离子在C点速度最大 D.离子到达B点后将沿曲线返回A点

11.如图11-4-14所示,在真空中一个光滑的绝缘的水平面上,有直径相同的两个金属球

C A、C.质量mA=0.01 kg,mC=0.005 kg.静止在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中的A v0 C球带正电,电量qC=1×10-2 C.在磁场外的不带电的A球以速度v0=20 m/s进入磁

图11-4-14 场中与C球发生正碰后,C球对水平面压力恰好为零,则碰后A球的速度为 ( )

A.10 m/s B.5 m/s C.15 m/s D.-20 m/s

v 12.三种粒子(均不计重力):质子、氘核和?粒子由静止开始在同一匀强电场中加速后,从同一位

置沿水平方向射入图11-4-15中虚线框内区域,虚线框内区域加有匀强电场或匀强磁场,以下对带电粒子进入框内区域后运动情况分析正确的是:( )

图11-4-15

A.区域内加竖直向下方向的匀强电场时,三种带电粒子均可分离 B.区域内加竖直向上方向的匀强电场时,三种带电粒子不能分离 更多精品文档

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C.区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时,三种带电粒子均可以分离 D.区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时,三种带电粒子均不可以分离

A 13.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方

O 向的水平匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图11-4-16所示,若小球运动到A点时,由于某种原因,绳子突然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情况,以下说法正确图11-4-16 的是( )

A.小球仍做逆时针匀速圆周运动,半径不变 B.小球仍做逆时针匀速圆周运动,但半径减小 C.小球做顺时针匀速圆周运动,半径不变 D.小球做顺时针匀速圆周运动,半径减小

14.质量为m,带正电为q的小物块放在斜面上,斜面倾角为α,物块与斜面间动摩擦因B 数为μ,整个斜面处在磁感应强度为B的匀强磁场中,如图11-4-17所示,物块由静止开始沿斜面下滑,设斜面足够长,物块在斜面上滑动能达到的最大速度为多大?若α 物块带负电量为q,则物块在斜面上滑动能达到的最大速度又为多大?

图11-4-17

15.如图11-4-18所示,套在很长的绝缘直棒上的小圆环,其质量为m,带电量是+q,小圆环

可在棒上滑动,将此棒竖直放在互相垂直,且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是E,磁感应强度是B,小圆环与棒的动摩擦因数为μ,求小圆环由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度. B

E 图11-4-18

16.如图11-4-19所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中运动,已知电场强度的大小为E,方向竖直向

下,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.若此液滴在垂直于磁感应强度的平面内做半径为R的匀速圆周运动,设液滴的质量为m,求:

(1)液滴的速度大小和绕行方向;

(2)若液滴运行到轨迹最低点A时,分裂成大小相同的两滴,其中一个液滴仍在原来的平面内做半径为3R的圆周

运动,绕行方向不变,且此圆周的最低点也是A,另一滴将如何运动?

B

E 图11-4-19

17.质量为m,带电量为q的液滴以速度v沿与水平成45?角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域,电场强更多精品文档

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