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考點(diǎn)規(guī)范練30 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示,虛線區(qū)域空間內(nèi)存在由勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B組成的正交或平行的電場和磁場,有一個帶正電小球(電荷量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁復(fù)合場上方的某一高度自由落下,那么帶電小球可能沿直線通過的是( ) 
A.①② B.③④ C.①③ D.②④答案B解析①圖中小球受重力、向左的電場力、向右的洛倫茲力,下降過程中速度一定變大,故洛倫茲力一定變化,不可能一直與電場力平衡,故合力不可能一直向下,故一定做曲線運(yùn)動;②圖中小球受重力、向上的電場力、垂直向外的洛倫茲力,合力與速度一定不共線,故一定做曲線運(yùn)動;③圖中小球受重力、向左上方的電場力、水平向右的洛倫茲力,若三力平衡,則小球做勻速直線運(yùn)動;④圖中小球受向下的重力和向上的電場力,合力一定與速度共線,故小球一定做直線運(yùn)動。故選項(xiàng)B正確。2.
如圖所示,一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相等的離子,經(jīng)過由正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的速度選擇器后,進(jìn)入另一個勻強(qiáng)磁場中并分裂為A、B兩束,下列說法正確的是( )A.組成A束和B束的離子都帶負(fù)電B.組成A束和B束的離子質(zhì)量一定不同C.A束離子的比荷大于B束離子的比荷D.速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外答案C解析由左手定則知,A、B離子均帶正電,A錯誤;兩束離子經(jīng)過同一速度選擇器后的速度相同,在偏轉(zhuǎn)磁場中,由R=
可知,半徑大的離子對應(yīng)的比荷小,但離子的質(zhì)量不一定相同,故選項(xiàng)B錯誤,C正確;速度選擇器中的磁場方向應(yīng)垂直紙面向里,D錯誤。
3.右圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒,兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中,并分別與高頻電源相連。現(xiàn)分別加速氘核
H)和氦核
He)。下列說法正確的是( )A.它們的最大速度相同B.它們的最大動能相同C.兩次所接高頻電源的頻率可能不相同D.僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能答案A解析根據(jù)qvB=m
,得v=
。兩粒子的比荷
相等,所以最大速度相等,A正確。最大動能Ek=
mv2,兩粒子的最大速度相等,但質(zhì)量不相等,所以最大動能不相等,B錯誤。帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期T=
,兩粒子的比荷相等,所以周期相等,做圓周運(yùn)動的頻率相等。因?yàn)樗痈哳l電源的頻率等于粒子做圓周運(yùn)動的頻率,故兩次所接高頻電源的頻率相同,C錯誤。由Ek=mv2=
可知,粒子的最大動能與加速電壓的頻率無關(guān);另外,回旋加速器加速粒子時,粒子在磁場中運(yùn)動的頻率和高頻電源的頻率相同,否則無法加速,D錯誤。4.
如圖所示,甲是一個帶正電的小物塊,乙是一個不帶電的絕緣物塊,甲、乙疊放在一起靜置于粗糙的水平地板上,地板上方空間有水平方向的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)用水平恒力拉乙物塊,使甲、乙一起保持相對靜止向左加速運(yùn)動。在加速運(yùn)動階段,下列說法正確的是( )A.甲對乙的壓力不斷減小B.甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大C.乙對地板的壓力不斷減小D.甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小答案D解析對甲、乙兩物塊受力分析,甲物塊受豎直向下的洛倫茲力不斷增大,乙物塊對地板的壓力不斷增大,甲、乙一起向左做加速度減小的加速運(yùn)動;甲、乙兩物塊間的摩擦力大小為Ff=m甲a,甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小。故D正確。二、多項(xiàng)選擇題5.
質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成θ角從O點(diǎn)進(jìn)入方向如圖所示的正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場組成的混合場區(qū),該微粒在電場力、洛倫茲力和重力的共同作用下,恰好沿直線運(yùn)動到A。下列說法正確的是????????????? ( )A.該微粒一定帶負(fù)電荷B.微粒從O到A的運(yùn)動可能是勻變速運(yùn)動C.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
D.該電場的電場強(qiáng)度為Bvcos θ答案AC解析若微粒帶正電荷,它受豎直向下的重力mg、水平向左的電場力qE和垂直OA斜向右下方的洛倫茲力qvB,知微粒不能做直線運(yùn)動,據(jù)此可知微粒應(yīng)帶負(fù)電荷,它受豎直向下的重力mg、水平向右的電場力qE和垂直OA斜向左上方的洛倫茲力qvB,又知微粒恰好沿著直線運(yùn)動到A,可知微粒應(yīng)該做勻速直線運(yùn)動,則選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯誤;由平衡條件得:qvBcosθ=mg,qvBsinθ=qE,得磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=,電場的電場強(qiáng)度E=Bvsinθ,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯誤。6.
如圖所示,在水平勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,有一豎直足夠長固定絕緣桿MN,小球P套在桿上,已知P的質(zhì)量為m、電荷量為+q,電場強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,P與桿間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。小球由靜止開始下滑直到穩(wěn)定的過程中( )A.小球的加速度一直減小B.小球的機(jī)械能和電勢能的總和保持不變C.下滑加速度為最大加速度一半時的速度可能是v=
D.下滑加速度為最大加速度一半時的速度可能是v=
答案CD
解析對小球受力分析如圖所示,則mg-μ(qE-qvB)=ma,隨著v的增加,小球加速度先增大,當(dāng)qE=qvB時達(dá)到最大值,amax=g,繼續(xù)運(yùn)動,mg-μ(qvB-qE)=ma,隨著v的增大,a逐漸減小,所以A錯誤。因?yàn)橛心Σ亮ψ龉?機(jī)械能與電勢能總和在減小,B錯誤。若在前半段達(dá)到最大加速度的一半,則mg-μ(qE-qvB)=m
,得v=;若在后半段達(dá)到最大加速度的一半,則mg-μ(qvB-qE)=m,得v=,故C、D正確。
7.如圖,為探討霍爾效應(yīng),取一塊長度為a、寬度為b、厚度為d的金屬導(dǎo)體,給金屬導(dǎo)體加與前后側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場B,且通以圖示方向的電流I時,用電壓表測得導(dǎo)體上、下表面M、N間電壓為U。已知自由電子的電荷量為e,下列說法正確的是( )A.M板比N板電勢高B.導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多,電壓表的示數(shù)越大C.導(dǎo)體中自由電子定向移動的速度為v=
D.導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為
答案CD解析電流方向向右,電子定向移動方向向左,根據(jù)左手定則判斷可知,電子所受的洛倫茲力方向向上,則M板積累了電子,M、N之間產(chǎn)生向上的電場,所以M板比N板電勢低,選項(xiàng)A錯誤;電子定向移動相當(dāng)于長度為d的導(dǎo)體垂直切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,電壓表的讀數(shù)U等于感應(yīng)電動勢E,則有U=E=Bdv,可見,電壓表的示數(shù)與導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)無關(guān),選項(xiàng)B錯誤;由U=E=Bdv得,自由電子定向移動的速度為v=,選項(xiàng)C正確;電流的微觀表達(dá)式是I=nevS,則導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n=
,S=db,v=,代入得n=,選項(xiàng)D正確。三、非選擇題8.
如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy,其第一象限存在著正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場強(qiáng)度的方向水平向右,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里。一電荷量為+q、質(zhì)量為m的微粒從原點(diǎn)出發(fā)沿與x軸正方向的夾角為45°的方向進(jìn)入復(fù)合場中,正好做直線運(yùn)動,當(dāng)微粒運(yùn)動到A(l,l)時,電場方向突然變?yōu)樨Q直向上(不計(jì)電場變化的時間),粒子繼續(xù)運(yùn)動一段時間后,正好垂直于y軸穿出復(fù)合場。不計(jì)一切阻力,求:(1)電場強(qiáng)度E的大小;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(3)粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動時間。答案(1)
(2)
(3)
解析(1)微粒到達(dá)A(l,l)之前做勻速直線運(yùn)動,對微粒受力分析如圖甲,所以,Eq=mg,得E=。
甲(2)由平衡條件得qvB=
mg電場方向變化后,微粒所受重力與電場力平衡,微粒在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動,軌跡如圖乙。
乙則qvB=m
由幾何知識可得r=lv=
聯(lián)立解得B=
。(3)微粒做勻速運(yùn)動的時間t1=
做圓周運(yùn)動的時間t2=
在復(fù)合場中運(yùn)動時間t=t1+t2=
。9.電視機(jī)顯像管中需要用變化的磁場來控制電子束的偏轉(zhuǎn)。圖甲為顯像管工作原理示意圖,陰極K發(fā)射的電子束(初速度不計(jì))經(jīng)電壓為U的加速電場后,進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場方向垂直于圓面(以垂直圓面向里為正方向),磁場區(qū)的中心為O,半徑為r,熒光屏MN到磁場區(qū)中心O的距離為l。當(dāng)不加磁場時,電子束將通過O點(diǎn)垂直打到屏幕的中心P點(diǎn)。當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按圖乙所示的規(guī)律變化時,在熒光屏上得到一條長為2
l的亮線。由于電子通過磁場區(qū)的時間很短,可以認(rèn)為在每個電子通過磁場區(qū)的過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度不變。已知電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,不計(jì)電子之間的相互作用及所受的重力。求:
(1)電子打到熒光屏上時的速度大小;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值B0。答案(1)
(2)
解析(1)電子打到熒光屏上時速度的大小等于它飛出加速電場時的速度大小,設(shè)為v,由動能定理得eU=
mv2解得v=
。
(2)當(dāng)交變磁場為最大值B0時,電子束有最大偏轉(zhuǎn),在熒光屏上打在Q點(diǎn),PQ=
l。電子運(yùn)動軌跡如圖所示,設(shè)此時的偏轉(zhuǎn)角度為θ,由幾何關(guān)系可知,tanθ=
,θ=60°根據(jù)幾何關(guān)系,電子束在磁場中運(yùn)動路徑所對的圓心角α=θ,而tan
。由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得evB0=
解得B0=
。
10.(2018·全國卷Ⅰ)如圖,在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E;在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場。一個氕核
H和一個氘核
H先后從y軸上y=h點(diǎn)以相同的動能射出,速度方向沿x軸正方向。已知H進(jìn)入磁場時,速度方向與x軸正方向的夾角為60°,并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場
H的質(zhì)量為m,電荷量為q,不計(jì)重力。求:(1)H第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離;(2)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;(3
H第一次離開磁場的位置到原點(diǎn)O的距離。答案(1)
h (2)
(3)
-1)h
解析(1
H在電場中做類平拋運(yùn)動,在磁場中做圓周運(yùn)動,運(yùn)動軌跡如圖所示。設(shè)H在電場中的加速度大小為a1,初速度大小為v1,它在電場中的運(yùn)動時間為t1,第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離為s1。由運(yùn)動學(xué)公式有s1=v1t1 ①h=a1
②由題給條件
H進(jìn)入磁場時速度的方向與x軸正方向夾角θ1=60°
H進(jìn)入磁場時速度沿y軸方向的分量的大小為a1t1=v1tanθ1????????????? ③聯(lián)立以上各式得s1=
h。 ④(2
H在電場中運(yùn)動時,由牛頓第二定律有qE=ma1 ⑤設(shè)
H進(jìn)入磁場時速度的大小為v1',由矢量合成法則有v1'=
⑥設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BH在磁場中運(yùn)動的圓軌道半徑為R1,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qv1'B=
????????????? ⑦由幾何關(guān)系得s1=2R1sinθ1 ⑧聯(lián)立以上各式得B=
。 ⑨(3)設(shè)
H在電場中沿x軸正方向射出的速度大小為v2,在電場中的加速度大小為a2。由題給條件得(2m)
⑩由牛頓第二定律有qE=2ma2 
設(shè)H第一次射入磁場時的速度大小為v2',速度的方向與x軸正方向夾角為θ2,入射點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為s2,在電場中運(yùn)動的時間為t2。由運(yùn)動學(xué)公式有s2=v2t2????????????? 
h=a2
v2'=
sinθ2=
聯(lián)立以上各式得s2=s1,θ2=θ1,v2'=
v1' 
設(shè)H在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R2,由⑦式及粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑公式得R2=
R1????????????? 
所以出射點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)。設(shè)H進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)到第一次離開磁場的出射點(diǎn)的距離為s2',由幾何關(guān)系有s2'=2R2sinθ2????????????? 
聯(lián)立④⑧式得
H第一次離開磁場時的位置到原點(diǎn)O的距離為s2'-s2=
-1)h。 
這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)精品講義專題12.3帶電粒子在組合場、復(fù)合場中的運(yùn)動（含解析），共29頁。試卷主要包含了物理觀念，情感態(tài)度價值觀，總時間等內(nèi)容，歡迎下載使用。
這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)精練題專題12.3帶電粒子在組合場、復(fù)合場中的運(yùn)動（含解析），共20頁。
這是一份高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練習(xí)本27 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動（含答案解析），共10頁。
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