课时3 带电粒子在复合场中的运动
1.带电粒子以垂直于y轴的初速度v0从a点进入匀强磁场,如图所示。运动中经过b点,Oa=Ob,若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场,仍以v0从a点进入电场,粒子仍能通过b点,那么电场强度E与磁感应强度B之比为( C )
A.v0 B.1 C.2v0 D.
解析:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,则由r=得B=,若加电场则有r=at2=t2,又由r=v0t,则E=,故=2v0。
2.用如图所示的同一回旋加速器分别加速氚核H)和α粒子He),则有( D )
A.加速氚核所需的交变电流频率较高
B.加速两粒子所需的交变电流频率相同
C.加速氚核获得的最大动能较大
D.加速α粒子获得的最大动能较大
解析:粒子做圆周运动的周期即为加速电场变化的周期,为T=,所以交流电频率为f=;在D形腔体内做匀速圆周运动时有qvB=m,当运动半径达到D形腔体的半径R时,速度最大,则粒子所能获得的最大动能为Ek=mv2=,综合各式即可判得选项D正确。
3.如图所示,某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,已知一离子在电场力和磁场力作用下,从静止开始沿曲线acb运动,到达b点时速度为零,c点为运动的最低点,则( B )
A.离子必带负电
B.a,b两点位于同一高度
C.离子在运动过程中机械能一直保持不变
D.离子到达b点后将沿原曲线返回a点
解析:粒子受到电场力作用开始向下运动,在运动过程中受洛伦兹力作用,电场力方向向下,则离子带正电,故选项A错误;洛伦兹力不做功,根据动能定理知,在a到b的过程中,动能变化为零,则电场力做功为零,a,b两点等电势,因为该电场是匀强电场,所以a,b两点位于同一高度,故选项B正确;离子在运动过程中,有电场力做功,因此机械能会变化,故选项C错误;只要将离子在b点的状态与a点进行比较,就可以发现它们的状态(速度为零,电势能相等)相同,如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域,离子就将在b点右侧重现前面的曲线运动,如图所示,因此,离子是不可能沿原曲线返回a点的,故选项D
错误。
4.如图所示的两个平行板间有互相正交的匀强电场和匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子沿垂直于电场和磁场方向射入两板之间,重力不计,穿出时粒子的动能减少了。为了使穿出时粒子动能较射入时增加,可使( D )
A.粒子入射时速度增大
B.粒子的带电性质改变
C.磁场增强
D.两板间电压增加