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第3节带电粒子在复合场中的运动(只加试要求)
(建议用时:40分钟)
1.(加试要求)如图8­3­20所示,一束负离子从S点沿水平方向射出,在没有电、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O;若同时加上电场和磁场后,负离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中,则所加电场E和磁场B的方向可能是(不计离子重力及其间相互作用力)( )
图8­3­20
,B向上 ,B向下
,B向下 ,B向上
C [负离子打在第Ⅲ象限,相对于原点O向下运动和向左运动,所以E向上,B向下,选项C正确.]
2.(多选)(2017·桐乡选考模拟) 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图8­3­21所示,离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看做为零),经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场,到达记录它的照相底片P上,设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x,可以判断( )
【导学号:81370307】
图8­3­21
,则x越大,离子的质量越大
,则x越大,离子的质量越小
,则离子的质量一定相同
,则离子的比荷一定相同
AD [带电粒子通过加速电场加速,由动能定理qU=mv2,得加速后粒子的速度v=.进入质谱仪的磁场中,做匀速圆周运动,得圆周半径R==,x=2R,若离子束是同位素,则x越大,离子的质量越大,选项A正确,B错误;只要x相同,则离子的比荷一定相同,而质量不一定相同,选项C错误,D正确.]
3.(多选)如图8­3­22所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则( )
图8­3­22

=
=
,则小球做匀速圆周运动的周期增加
BC [小球在复合场中做匀速圆周运动,则小球受到的电场力和重力满足mg=Eq,方向相反,则小球带负电,A错误;因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,由牛顿第二定律和动能定理可得:Bqv=,Uq=mv2,联立两式可得:小球做匀速圆周运动的半径r=,由T=可以得出T=,与电压U无关,所以B、C正确,D错误.]
4.(多选)(2016·宁波模拟)如图8­3­23所示,,通有等大反向的电流I,虚线是两条导线垂线的中垂线;B中是两个位置固定的等量同种点电荷,电荷量为+Q,虚线是两位置连线的中垂线;C中是圆环线圈,环中的电流为I,虚线过圆心且垂直圆环平面;D中是正交的匀强电场和匀强磁场,,带电粒子可能做匀速直线运动的是( )
A B C D
图8­3­23
AC [A项,通电直导线产生恒定的磁场,根据右手定则可知虚线上的磁场方向为沿虚线向右,带电粒子运动方向与磁场方向平行,所以带电粒子不受到洛伦兹力的作用,粒子所受合外力为零,即带电粒子做匀速直线运动,,带电粒子受到库仑力的作用,根据受力分析可得,所受合外力沿虚线方向,且不等于零