专题提升(八)带电粒子在复合场中的运动
基础必备
1.(2019·湖南娄底二模)(多选)如图所示,空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,一个带负电的金属小球从M点水平射入场区,经一段时间运动到N点,关于小球由M到N的运动,下列说法正确的是( BC )
A.小球可能做匀变速运动 B.小球一定做变加速运动 C.小球动能可能不变 D.小球机械能守恒
解析:小球从M到N,受竖直向下的重力、竖直向下的洛伦兹力和竖直向上的电场力,小球向下偏转,初始时刻合力方向一定向下,与速度方向垂直,故小球一定做曲线运动,速度方向时刻变化,则洛伦兹力方向变化,所以合力方向变化,故小球不可能做匀变速运动,一定做变加速运动,A错误,B正确;若电场力和重力等大反向,则运动过程中电场力和重力做功之和为零,而洛伦兹力不做功,所以小球的动能可能不变,重力势能减小,这种情况下机械能不守恒,若电场力和重力大小不相等,则有电场力做功,所以机械能也不守恒,故C正确,D错误.
2.(2019·江西南昌模拟)(多选)如图所示,带电小球a以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为ha;带电小球b在垂直纸面向里的匀强磁场中以相同的初速度v0竖直向上抛出,上升的最大高度为hb;带电小球c在水平方向的匀强电场中以相同的初速度v0竖直向上抛出,上升的最大高度为hc,不计空气阻力,三个小球的质量相等,则( BD )
A.它们上升的最大高度关系为ha=hb=hc B.它们上升的最大高度关系为hb C.到达最大高度时,b小球动能最小 D.到达最大高度时,c小球机械能最大 解析:带电小球a以一定的初速度v0做竖直上抛运动,带电小球c在竖直方向的分运动为竖直上抛运动,它们上升的最大高度关系为ha=hc,带电小球b受到与速度垂直的洛伦兹力作用,上升到最高点时应有水平速度,设此时球的动能为Ek,则由能量守恒得mghb+Ek=m ,又由于 mgha=m,所以hb 度时,b,c两小球还有速度,而a小球速度为零,故a小球动能最小,选项C错误;由于洛伦兹力不做功,电场力做正功,根据功能关系,带电小球a,b机械能守恒,c小球机械能增加,到达最大高度时,c小球机械能最大,选项D正确. 3.为监测某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计.该装置由绝缘材料制成,其长、宽、高分别为a,b,c,左右两端开口.在垂直于上下底面方向加一匀强磁场,前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极.污水充满管口从左向右流经该装置时,接在M,N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法中正确的是( C ) A.M端的电势比N端的高 B.电压表的示数U与a和b均成正比,与c无关 C.电压表的示数U与污水的流量Q成正比 D.若污水中正、负离子数相同,则电压表的示数为0 解析:根据左手定则知,正离子所受的洛伦兹力方向向里,则正离子向N端偏转,N端带正电,M端带负电,则M端的电势比N端电势低,故A错误;最终离子在电场力和洛伦兹力作用下平衡,有qvB=q,解得U=vBb,电压表的示数U与b成正比,与污水中正、负离子数无关,故B,D错误; 因v=,则流量Q=vbc=,因此 U=,所以电压表的示数U与污水流量Q成正比,故C正确. 4.(2019·山东济南期末)(多选)如图所示,两竖直平行边界内,匀强电场方向竖直(平行纸面)向下,匀强磁场方向垂直纸面向里.一带负电小球从P点以某一速度垂直边界进入,恰好沿水平方向做直线运动.若增大小球从P点进入的速度但保持方向不变,则在小球进入的一小段时间内( ACD ) A.小球的动能减小 B.小球的电势能减小 D.小球的机械能减小 C.小球的重力势能减小 解析:小球带负电,受竖直向下的重力、竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力,而小球在水平直线上运动,可判断小球受到的合力一定是零,则小球一定做匀速直线运动.当小球的入射速度增大时,洛伦兹力增大,电场力和重力不变,小球将向下偏转,电场力与重力的合力向上,且它们的合力对小球做负功,小球动能减小,故A正确;电场力对小球做负功,洛伦兹力不做功,则小球的机械能减小,电势能增大,故B错误,D正确;重力对小球做正功,重力势能减小,故C正确. 5.(2019·上海长宁区二模)如图所示,空间存在足够大、正交的匀强电场和磁场,电场强度大小为E、方向竖直向下,磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里.从电场、磁场中某点P由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子(粒子的重力忽略不计),其运动轨迹如图虚线所示.对于带电粒子在电场、磁场中下落的最大高度H,下列给出了四个表达式,可能正确的是( A ) A. B. C. D. 解析:粒子从P点运动到最低点的过程中,根据动能定理有qEH=mv2,在最低点,洛伦兹力大于 电场力,qE 6.(2019·江苏苏州质检)(多选)如图所示为磁流体发电机的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体来说呈电中性)沿图示方向喷射入磁场,磁场中有两块金属板A,B,这时金属板上就会聚集电荷.在磁极配置如图中所示的情况下,下列说法正确的是( ABD ) A.A板带负电 B.有电流从b经用电器流向a C.金属板A,B间的电场方向向下 D.等离子体发生偏转的原因是离子所受的洛伦兹力大于所受的电场力 解析:根据左手定则可知,正电荷向下偏转,负电荷向上偏转,则A板带负电,故A正确;因为B板带正电,A板带负电,所以金属板间的电场方向向上,电流的流向为从b经用电器流向a,故B正确,C错误;等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力,故D正确. 7. (多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示.已知离子P+在磁场中转动θ=30°后从磁场右边界射出.在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+( BCD ) A.在电场中的加速度之比为1∶1 B.在磁场中运动的半径之比为 ∶1 C.在磁场中转过的角度之比为1∶2 D.离开电场区域时的动能之比为1∶3 解析:离子在电场中加速过程中,由于电场强度相同,根据牛顿第二定律可得
相关推荐：
loading