带电粒子在叠加场中的运动
[方法点拨] (1)先确定各场的方向、强弱等,后正确分析带电体受力情况、运动情况,寻找临界点、衔接点;(2)若带电粒子在叠加场中做匀速直线运动,则重力、电场力与磁场力的合力为零;(3)若带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动,则重力与电场力等大、反向.
1.(多选)(2019·四川省成都七中月考)太阳风含有大量高速运动的质子和电子,可用于发电.如图1所示,太阳风进入两平行极板之间的区域,速度为v,方向与极板平行,该区域中有磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直纸面,两极板间的距离为L,则( )
图1
A.在开关K未闭合的情况下,两极板间稳定的电势差为BLv
B.闭合开关K后,若回路中有稳定的电流I,则极板间电场恒定
C.闭合开关K后,若回路中有稳定的电流I,则电阻消耗的热功率为2BILv
D.闭合开关K后,若回路中有稳定的电流I,则电路消耗的能量等于洛伦兹力所做的功
2.(2018·黑龙江省牡丹江市第一中学模拟)如图2所示,空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场.在该区域中,有一个竖直放置的光滑绝缘圆环,环上套有一个带正电的小球.O点为圆环的圆心,a、b、c、d为圆环上的四个点,a点为最高点,c点为最低点,bd沿水平方向.已知小球所受电场力与重力大小相等.现将小球从环的顶端a点由静止释放.下列判断正确的是( )
图2
A.小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动
B.当小球运动到c点时,洛伦兹力最大
C.小球从a点运动到b点,重力势能减小,电势能增大
D.小球从b点运动到c点,电势能增大,动能先增大后减小
3.如图3所示,一个质量为m、电荷量为q的带电小球从M点自由下落,M点距场区边界PQ高为h,边界PQ下方有方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场,同时还有垂直于纸面的匀强磁场,小球从边界上的a点进入复合场后,恰能做匀速圆周运动,并从边界上的b点穿出,重力加速度为g,不计空气阻力.则下列说法正确的是( )
图3
A.小球带负电荷,匀强磁场方向垂直于纸面向外
B.小球的电荷量与质量的比值=
C.小球从a运动到b的过程中,小球和地球系统机械能守恒
D.小球在a、b两点的速度相同
4.(多选)(2018·福建省厦门外国语学校模拟)如图4所示,水平固定一截面为正方形的绝缘方管,其长度为L,空间存在场强为E、方向水平向右的匀强电场和磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场.将质量为m、带电荷量为+q的小球从左侧管口无初速度释放,已知小球与管道各接触面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g,小球运动到右侧管口处时速度为v,该过程中( )
图4
A.洛伦兹力对小球做功为qvBL
B.电场力对小球做功为qEL
C.系统因摩擦而产生的热量为μmgL
D.系统因摩擦而产生的热量为qEL-mv2
5.如图5所示,一个内壁光滑绝缘的环形细圆筒轨道竖直放置,环的半径为R,圆心O与A端的同一竖直线上,在OA连线的右侧,有一竖直向上的电场强度E=的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场.现有一个质量为m、电荷量为+q的小球(可视为质点)从圆筒的C端由静止释放,进入OA连线右边的区域后从该区域的边界水平射出,然后,刚好从C端射入圆筒,圆筒的内径很小,可以忽略不计.则:
图5
(1)小球第一次运动到A端时,对轨道的压力有多大?
(2)匀强磁场的磁感应强度为多大?