高考物理二轮复习训练10 带电粒子在组合场、复合场中的运动

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眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档带电粒子在组合场、复合场中的运动一、选择题本大题共小题，每小题分，共64分．第～5题只有一项符合题目要求，第68有多项符合题目要求．)1如图所示水平放置的平行金属板ab有等量异种电荷板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是()A．沿竖方向向下B．沿竖直方向向C．沿水平方向向左D．沿水平方向向右解析：A项，重力向下，电场力向下，洛伦兹力向右，合力与速度不共线，A错误；，竖直方向向上运动，重力向下，电场力向下，洛伦兹力向左，合力与速度不共线，错误；C，重力向下，电场力向下，洛伦兹力向下，合力与速度不共线，C错误；D项，重力向下，电场力向下，当三力平衡时，液滴做匀速直线运动，D正确．答案：D2．回旋加器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是)A．增大强电场间的加速电压B．增大磁场的磁感应强度C．减小狭缝间的距离D．减小D形金属盒的半径解析回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子粒子射出时的轨道v半径恰好等于D形盒的半径，根据qB＝可得，＝，因此离开回旋加速1qR器时的动能＝v＝，可知与加速电压无关，与狭缝距离无关，、C错误；磁感强度越大，D形盒的半径越大，动能越大，B正确，D误．答案：B3.眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档

11212眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业11212如图所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝射入磁感应强度为B2的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为∶R＝∶2，则下列说法正确1的是()A．离子速度之比为1∶2B．离子的电荷量之比为∶C．离子的质量之比为∶2D．以上说法都不对解析：因为两粒子能沿直线通过速度选择器，v＝qE，v＝，所以1mmR两离子的速度相同，选项A错；根据R＝，则：＝＝，故选项、212C错误，D正确．答案：D4.如图所示，质量为m的带电滑块，沿绝缘斜面匀速下滑．当带电滑块滑到有着理想边界的、方向竖直向下的匀强电场区域时，滑块的运动状态为(电力小于重力)()A．将减下滑B．将加速下滑C．将断续匀速下滑D．上述三种情况都有可能发生解析设斜面与水平方向的夹角为θ在滑块未进入电场区域时匀速下滑，有mgθ＝μmgcos，θ＝μθ；滑块进入电场区域后，将受到竖直方向上的静电力qE，若滑块带正电，(mg＋qEθ＝(mgqE)cosθ；若滑块带负电，有(－qE)sin＝(－θ，所以只有选项C正．答案：C5.平行板电容器竖直放置，A板接电源正极，板接电源负极，在电容器中加匀强磁场，磁场方向与电场方向垂直，如图所示，从板中间的小孔C入射一批带正电的微粒，入射的速度大小、方向各不相同射速度方向与磁场方向垂直，且与电场方向夹角小于90°)，微粒重力不能忽略，则微粒在平行、B间运动过程中()A．所有粒的动能都将增加眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档

001212aba2abRRabab眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档B．所有微粒的机械001212aba2abRRababC．有的微粒可能做匀速直线运动D．有的微粒可能做匀速圆周运动解析：微粒在A间运动过程中受到重力、电场力和洛伦兹力作用，其中洛伦兹力方向始终与速度方向垂直洛伦兹力不做功但电场力会做功微粒机械能可能变化B；若微粒初速度方向斜向右上方，则洛伦兹力的方向斜向左上方，当洛伦兹力与电场力、重力平衡时，微粒做匀速直线运动，A，C对；由于重力不可能与电场力平衡微粒不可能由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，D错．答案：C6.

江苏高考一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场中，电场方向水平向左．不计空气阻力，则小球()A．做直运动B．做曲线运动C．速率先减小后增大D．速率先增大后减小解析：小球运动时受重力和电场力的作用，合力方向与初速度方向不在一条直线上，小球做曲线运动，选项A错，选项B正确．将初速度v分解为垂直于方向的v和沿F方向的，根据运动与力的关系，的大小不变，v先减小后反向增大，因此小球的速率先减小后增大，选项C确，选项错误．答案：7．如图所，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中轨道两端在同一高度上轨道是光滑的而且绝缘两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放a为轨道的最低点，则正确的()A．两小到达轨道最低点的速度v>vB．两小球到达轨道最低点时对轨道的压力F>FaC．小球第一次到达点的时间大于小球第一次到达点的时间D．在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中小球不能到达轨道的另一端解析：小球在磁场中时由最高点到最低点只有重力做功而洛伦兹力不做功；在电场中，由最高点到最低点除重力做功外，电场力做负功，根据动能定理可知，两小球到达轨道最低点的速度vv，选项A正确；两小球到达轨道最低vv点时，由牛顿第二定律可得－v－mg＝，F－mg＝m，故>F，选眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档

22G眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档22G项正确；由于小球在磁场中运动时，磁场力总是指向圆心，对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒，而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度较小，所以在电场中运动的时间也长，故C错误；由于小球在磁场中运动磁场力对小球不做功整个过程中小球的机械能守恒所以小球可以到达轨道的另一端而电场力对小球做负功所以小球在达到轨道另一端与初位置等高的点之前速度就减为零了，故不能到达轨道的另一端，故D正确．答案：ABD8.如图所示，空间中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该区域中有一个竖直放置的光滑绝缘圆环上套有一个带正电的小球O点为圆环的圆心ac为圆环上的四个点，a点为最高点为最低点，b、d点在同一水平线上，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由静止释放，则下列判断正确的是)A．小球越过d点并继续沿环向上运动B．当小球运动到d点时，不受洛伦兹力作用C．小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电能减小D．小球从点运动到点的过程中，经过弧中点时速度最大解析：电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方，与平行，由于合力是恒力，将其等效为新的重力，此时弧的中点相当于“最低点”，小球在此处速度最大，D对；若小球从a由静止释放，则小球不可能越过d，A错；当小球运动到点时，速度为零，故不受洛伦兹力，B对；由于db高，故小球从d运动到b点的过程中，重力势能不变，C错．答案：BD二、计算题本大题共2小题，共36．需写出规范的解题步骤9.

北京卷

如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出．已知电子质量为，电荷量为，加速电场电压为U.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为，0板间距为d.忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度和从电场射出时0沿垂直板面方向的偏转距离Δy；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法．在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因．已知U＝2.0V，d＝×

－

2

mm＝9.110

－

31

，＝1.6×10

－

19

C，＝10m/s

.(3)极板间既有静电场也有重力场．电势反映了静电场各点的能性质，请写出电势φ的定义式．类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φ的眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档

2002eUv222224U15dppqGGG20答案：(1)GmG眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档2002eUv222224U15dppqGGG20答案：(1)GmG概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点．解析本题主要考查带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动电势的定义等，意在考查学生对相关知识的理解和应用能力．1根据功和能的关系，有＝m

20电子射入偏转电场的初速度＝

2eU0m在偏转电场中，电子的运动时间LmΔt＝L011eUUL偏转距离Δy＝(Δt)＝(Δt)＝0考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力G～10

－

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N电场力F＝～－N由于F≫，因此不需要考虑电子所受重力．电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能与其电荷量q比值，即＝由于重力做功与路径无关可以类比静电场电势的定义将重力场中物体在某点的重力势能E与其质量的比值，叫做“重力势”，即φ＝

Gm电势φ和重力势φ都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定．2vULm40由于F≫，因此不需要考虑电子所受重力(3)电势φ和重力势φ都是反映场的能的性质的物理量仅由场自身的因素决定10.如图所示真空中竖直条形区域Ⅰ存在垂直纸面向外的匀强磁场条形区域Ⅱ存在水平向左的匀强电场磁场和电场宽度均为L且足够长中虚线是磁场与电场的分界线，、为涂有荧光物质的竖直板，质子打、N板上被附而发出荧光现有一束质子从A以速度v连续不断地射入磁场射方向与M板成夹角且与纸面平行，已知质子质量为，电荷量为q不计质子重力和相互作用力，求：眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档

28qL2rcos60°qr2qL2222qr22qL2qL2q眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档眼皮蹦跳跳专业文档28qL2rcos60°qr2qL2222qr22qL2qL2q若质子垂直打在上，Ⅰ区磁场的磁感应强度B；1在第(1)问中，调节电场强度的大小，N板上的亮斑刚好消失时的场强E；v若区域Ⅱ的电场强度＝要使M板出现亮斑Ⅰ区磁场的最小磁感应强度.2解析：洛伦兹力提供向心力，mvqB＝，解得r＝若质子垂直打在N板上，质子出磁场时须与磁场的右边界垂直，如图甲所示，由几何关系得rcos60°＝L1Lr＝＝2L1mmⅠ区磁场的磁感应强度为B＝＝11质子进入电场后逆着电场线做匀减速直线运动，调节电场强度的大小1板上的亮斑刚好消失时子的速度刚好减为零动能定理得－qEL＝0－m

2N板上的亮斑刚好消失时的场强为＝

v2qL设质子从磁场进入电场时速度方向与虚线边界间的夹角为θ入电场后做类斜上抛运动，当质子刚要到达板时，沿电场线方向速度减小为零，如图乙所示，此时质子恰好能返回磁场打