2014年高考物理一轮复习章节训练带电粒子在复合场中的运动

1、-1 -2014年高考一轮复习章节训练之带电粒子在复合场中的运动时间：4545 分钟 满分：100100 分、选择题(8(8 X 8 8= 6464)1 1 .目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度磁强计的原理如右图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动.两电极M N均 与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U则磁感应 强度的大小和电极M N的正负为( ( )

2、 )nebU十A.A.|,M正、解析：由左手定则知，金属中的电子在洛仑兹力的作用下将向前侧面聚集,亦U/ /口口nebUF电=F洛艮卩e=Bev,I=nevS= nevab, 得B=. .aI答案：C Cn eaUB.B.|,M正、C.C.M负、N正n eaUD,M负、N正故M负、N正.由-2 -2 2 .如右图所示，实线表示在竖直平面内匀强电场的电场线，电场线与水平方向成a 角,水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线I做直线运动，I与水平方向-3 -成 B 角，且 a B,则下列说法中错误的是（）A.A. 液滴一定做匀变速直线运动B.B. 液滴- -定带正电C.C. 电场线

3、方向一定斜向上D.D. 液滴一定做匀速直线运动解析：在电磁场复合区域粒子一般不会做匀变速直线运动，因速度变化洛仑兹力变化, 合外力一般变化，如果v/B, f洛=0 0,也可以做匀变速运动.答案：A A - 3 3 在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场，一质量为m的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如图所示，关于场的分布情况可能的是（）A.A.该处电场方向和磁场方向垂直B.B. 电场竖直向上，磁场垂直纸面向里C.C.电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与v v 垂直D.D. 电场水平向右，磁场垂直纸面向里解析：带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛仑兹力需具体分析.A

4、 A 选项中若电场、磁场方向与速度方向垂直，则洛仑兹力与电场力垂直，如果与重力的合力为0 0就会做直线运动.B B 选项中电场力、洛仑兹力都向上，若与重力合力为 0 0，也会做直线运动.C C 选项中电场力斜向里侧上方， 洛仑兹力向外侧下方， 若与重力的合力为 0 0,就会做直线运动.D D 选项三个力的合力不可能为 0 0,因此选项 A A、B B C C 正确.答案：ABCABC4 4 .如图所示，一束正离子从S点沿水平方向射出，在没有偏转电场、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，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第川象-4 -A.A.E向下，B向上B B.E向下，B

5、向下限中,-5 -C. E向上，B向下D. E向上，B向上解析：离子打在第川象限，相对于原点0向下运动和向左运动，所以E向下，B向下所以 B B 正确.答案：B B加速电场二速度选泌:禺5 5 如右图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后， 进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片AA平板S下方有强度为Bo的匀强磁场下列表述正确的是( ( ) )A.A. 质谱仪是分析同位素的重要工具B.B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C.C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于曰BD.D.粒子打在胶片上的位

6、置越靠近狭缝P,P,粒子的荷质比越小解析：粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆 周运动.在速度选择器中受力平衡：Eq=qvB得v=日B,方向由左手定则可知磁场方向垂直2mvmv纸面向外，B、C正确.进入磁场后，洛仑兹力提供向心力，qvBo=R得，R=qB，所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，A A 对，D D 错.答案：ABCABC6 6 .在真空中，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面向里.三个油滴带有等量同种电荷，其中a静止，b向右匀速运动，c向左匀速运动，则它们的重力G、G、G的关系为()()A A.G最大B B.G最大C.C. G G 最大

7、D.D.不能确定-6 -解析：由a静止有qE=G,故油滴带负电；对b受力平衡有qE=qvB+G;对c受力平衡 有qE+qvB=G. .由此可知三个油滴的重力满足GGGG，故选项 C C 正确.-7 -X/一VxX 1XXX1丿Xf7 7如图所示，质量为m电荷量为q的微粒，在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A.A. 该微粒带负电，电荷量q=B.B. 若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子，分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直，它们均做匀速圆周运动C.C. 如果分裂后，它们的荷质比相同，而速率不同，那么它们运动的轨

8、道半径一定不同D.D. 只要一分裂，不论它们的荷质比如何，它们都不可能再做匀速圆周运动解析：带电微粒在有电场力、洛仑兹力和重力作用的区域能够做匀速圆周运动，说明重力必与电场力大小相等、方向相反，由于重力方向总是竖直向下，故微粒受电场力方向向上， 从题图中可知微粒带负电，选项A A 正确.微粒分裂后只要荷质比相同，所受电场力与重力一定平衡（选项 A A 中的等式一定成立）,只要微粒的速度不为零，必可在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，选项B B 正确、D D 错误.根据 半径公式r=qB可知，在荷质比相同的情况下，半径只跟速率有关，速率不同，则半径一定不同，选项 C C 正确.答案：ABCABC8

9、8.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如右图表示了它的原理：将答案：C C-8 -E= 4 4 V/mV/m,垂直纸面向里的匀强磁场B= 2 2 T T,质量m=1 1 g g 的带正电的小物块A,A,从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速滑下，滑行0.80.8 m m 到N点时离 开竖直壁做曲线运动， 在P点时小物块A瞬时受力平衡，此时速度与水平方向成 4545. .若P与N的高度差为 0.80.8 m m，求：(1)(1)A沿壁下滑过程中摩擦力所做的功；(2)(2)P与N的水平距离.解析：分清运动过程，应用动能定理列式求解.(1)(1)物体在N点时，墙对其弹力为零，水平方向Eq=

10、qvB,所以v=B= 2 2 m/sm/s，由M N过程据动能定理：一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷，产生电压.如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向，负载电阻为R电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时，电流表示数为I. .那么板间电离气体的电阻率为 ( () )S BdvA Ad(-R)S BLv-R) )Bdv.S Bdv近(-RD.D.S( (BLv-R) )解析：当粒子受的电场力与洛仑兹力平衡时，两板电压即为电动势，即UqvB=旳，得U=URTr，由此

11、可解得 p =专器-R) )，故选项 A A 正确.答案：A A、计算题(3(3 X 1212= 3636)9 9 如图所示，水平向左的匀强电场-9 - 1 123mgMN+ Wf= = -2mv0 0,所以WJ= = 6 6x 1010 J.J.设在P点速度为v其受力如下图所示，所以Eq=mgqv设N P水平距离x，竖直距离y,物体由NRP过程电场力和重力做功，由动能定理3答案：(1)(1) 6 6X 1010J J (2)0.6(2)0.6 m m10.10.如图所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E,方向与y轴平行；在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直.一质量为m电荷量为一q(

12、 (q0)0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场.粒 子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点.已知OP= l,OQ=2 2 3 3l. .不计重力.求：(1)(1)M点与坐标原点O间的距离；(2)(2) 粒子从P点运动到M点所用的时间.解析：B= 2 2Eq,得v= 2 2m/s.m/s.1 1mgyEqx=1 12 g gmV, 得x= 0.60.6 m.m.-10 -(1)(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，沿y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为a；在x轴正方向上做匀速直线运动，设速度为vo；粒子从P点运动到Q点

13、所用的时间为ti，进入磁场时速度方向与x轴正方向夹角为0，则ati其中Xo= 2 2 .3.31,yo=l. .又有 tantan 0 =联立式，得 0 = 3030因为M O Q点在圆周上，/MOQ9090，所以M创直径从图中的几何关系可知，R= 2 2 3 31M= 6 61. .设粒子在磁场中运动的速度为v，从Q到M点运动的时间为t2,则有v= Jcoscos 0nt2=带电粒子自P点出发到M点所用的时间t为联立式，并代入数据得-11 -12 -11.11. （20122012 课标全国理综）如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）在上的a点射入柱形区域，在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直圆心3 3直线的距离为-F.-F.现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿5 5直线在a点射入柱形区域，也在b点离开该区域若磁感应强度大小为B,不计重力，求电场强度的大小.解析：粒子在磁场中做圆周运动.设圆周的半径为r，由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得2v qvB=吓式中v为粒子在a点的速度.过b点和0点作直线的垂线，分别与直线交于e和d点由几何关系知，线段答案：（1 1）6 6l2 2mlqE柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m电荷量为q的粒子沿图中直线在圆ac、be-13 -ac=be=r-14 -设cd=x，由几何关系得