高中人教物理限时规范专题练(四)　带电粒子在电磁场中运动的综合性问题 教案.doc

限时规范专题练(四)　带电粒子在电磁场中运动的综合性问题　 　　　　　　　　　　　　　　　　
　　时间：60分钟　 　　满分：100分
一、选择题(本题共7小题，每小题9分，共63分。其中第1题为单选，2～7题为多选)
1．(2020·安徽省皖南八校临门一卷)如图所示为质谱仪的原理示意图，带电粒子经加速电场加速，经速度选择器沿直线运动刚好从P点垂直偏转磁场边界进入磁场，经磁场偏转打在荧光屏A1A2上，若加速电压减小为原来的0.9倍，通过调节速度选择器两板间的电压，粒子仍能从P点射入偏转磁场，则(　　)
A．速度选择器两板间电压减小为原来的0.9倍
B．粒子在偏转磁场中运动的时间减小为原来的0.9倍
C．粒子在偏转磁场中做圆周运动的半径减小为原来的0.9倍
D．粒子打在荧光屏上的动能减小为原来的0.9倍
答案　D
解析　粒子在加速电场中，有U1q＝mv2－0，在速度选择器中，有q＝qvB，则2d2B2U1q＝mU，若加速电压U1减小为原来的0.9倍，粒子仍能从P点射入偏转磁场，则速度选择器两板间电压U2减小为原来的倍，故A错误；粒子在偏转磁场中运动半个周期，而粒子的运动周期
T＝，与速度无关，若加速电压U1减小为原来的0.9倍，则粒子在偏转磁场中运动的时间不变，故B错误；粒子在偏转磁场中做圆周运动的半径r＝＝ ，可知若加速电压U1减小为原来的0.9倍，则r减小为原来的倍，故C错误；由Ek＝mv2＝U1q可知，若加速电压U1减小为原来的0.9倍，则粒子打在荧光屏上的动能减小为原来的0.9倍，故D正确。
2．(2020·福建省莆田市第二次质量检测)如图所示，在y轴的右方有一方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的下方有一方向平行x轴向左的匀强电场。现有一个氕核和一个氘核分别以相同的动量从y轴上的P点垂直y轴进入第一象限，经x轴后分别到达y轴上的某一点(图中未画出)。不考虑粒子受到的重力。则(　　)
A．两粒子在第一象限中运动的半径之比为1∶1
B．两粒子在第一象限中运动的半径之比为1∶2
C．氕核到达y轴时的速度较大
D．氘核到达y轴时的速度较大
答案　AC
解析　由洛伦兹力提供向心力，有Bqv＝m，可得r＝，根据题意pD＝pH＝mv，qH＝qD，解得rH∶rD＝1∶1，故A正确，B错误。根据Ek＝，mH＜mD，可知氕核的初动能较大；由于两粒子在第一象限的运动半径相同，所以射出第一象限时经过
x轴的横坐标x也相同，因此到达y轴时，静电力对氕核和氘核做的功相等，而洛伦兹力不做功，则根据动能定理，氕核到达y轴时的动能较大；根据Ek＝mv2，mH＜mD，可知氕核到达y轴时的速度较大，故C正确，D错误。
3．(2020·内蒙古鄂尔多斯市模拟)如图所示，在地球附近上方的空间，存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向水平且垂直于纸面向里，一带电油滴P在竖直面内恰好做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是(　　)
A．若撤去电场，油滴P可能做匀变速曲线运动，且机械能不断增加
B．若撤去磁场，油滴P可能做匀速直线运动，且机械能不变
C．若改变油滴P的初速度，P也可能做匀速直线运动，且机械能保持不变
D．油滴P带负电，且做匀速圆周运动时，在最高点电势能最大
答案　BC
解析　带电油滴P在竖直面内恰好做匀速圆周运动，则油滴所受静电力竖直向上且与重力大小相等，因此油滴P带负电，在圆周运动最高点时，电势能最小，故D错误；由于洛伦兹力与速度有关，因此若撤去电场，油滴P只要速度改变，所受洛伦兹力就会发生变化，从而使加速度改变，因此油滴P不可能做匀变速曲线运动，故A错误；若撤去磁场，油滴P受力平衡，做匀速直线运动，如果速度沿水平方向，机械能不变，故B正确；若将油滴P的初速度改为垂直纸面方向，则油滴P不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动，且机械能保持不变，故C正确。
4．(2020·福建省泉州市第二次质量检测)如图，一带负电的圆环套在倾斜固定的粗糙绝缘长直杆上，圆环的直径略大于杆的直径，杆处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现给圆环一沿杆向上的初速度v0，在以后的运动过程中，下列关于圆环的速度v随时间t的变化关系图线，可能正确的是(　　)
答案　BC
解析　当qBv0>mgcosθ时，圆环受到的支持力FN先变小后变大，摩擦力Ff＝μFN也先变小后变大，圆环减速运动的加速度a＝，也先变小后变大；当圆环速度减为零时，若μ>tanθ，则圆环静止，若μ<tanθ，则圆环将向下做加速度减小的加速运动直到加速度为零后做匀速直线运动。当qBv0<mgcosθ时，圆环受到的支持力FN变大，摩擦力Ff＝μFN变大，圆环减速运动的加速度a＝变大；当圆环速度减为零时，