高考物理一轮复习课时分层集训27带电粒子在复合场中的运动新人教版.doc
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1、1 / 15【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习课时分层集训精选高考物理一轮复习课时分层集训 2727带电粒子在复合场中的运动新人教版带电粒子在复合场中的运动新人教版(限时:40 分钟)基础对点练带电粒子在组合场中的运动1如图 9317 所示,某种带电粒子由静止开始经电压为 U1 的电场加速后,射入水平放置、电势差为 U2 的两导体板间的匀强电场中,带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中,则粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两点间的距离 d 随着 U1 和 U2 的变化情况为(不计重力,不考虑边缘效应)( )图 9317
2、Ad 随 U1 变化,d 与 U2 无关Bd 与 U1 无关,d 随 U2 变化Cd 随 U1 变化,d 随 U2 变化Dd 与 U1 无关,d 与 U2 无关A A 带电粒子在电场中做类平抛运动,可将射出电场的带电粒子在电场中做类平抛运动,可将射出电场的粒子速度粒子速度 v v 分解成初速度方向与加速度方向,设出射速分解成初速度方向与加速度方向,设出射速度与水平夹角为度与水平夹角为 ,则有:,则有:coscos 而在磁场中做匀速圆周运动,设运动轨迹对应的半径为R,由几何关系得,半径与直线 MN 夹角正好等于 ,则有:cos ,所以 d,又因为半径公式 R,则有d.故 d 随 U1 变化,d
3、与 U2 无关,故 A 正确,2 / 15B、C、D 错误2(多选)(2017烟台模拟)如图 9318 所示,在 x 轴上方有沿 y轴负方向的匀强电场,电场强度为 E,在 x 轴下方的等腰直角三角形 CDM 区域内有垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场,磁感应强度为 B,其中 C、D 在 x 轴上,它们到原点 O 的距离均为 a.现将质量为 m、电荷量为q 的粒子从 y 轴上的 P 点由静止释放,设 P点到 O 点的距离为 h,不计重力作用与空气阻力的影响下列说法正确的是( ) 【导学号:84370420】图 9318A若粒子垂直于 CM 射出磁场,则 hB2a2q 2mEB若粒子垂直于 CM
4、射出磁场,则 hB2a2q 8mEC若粒子平行于 x 轴射出磁场,则 hB2a2q 2mED若粒子平行于 x 轴射出磁场,则 hB2a2q 8mEADAD 粒子在电场中加速,有粒子在电场中加速,有 qEhqEhmv.mv.在磁场中做圆周在磁场中做圆周运动,若粒子垂直于运动,若粒子垂直于 CMCM 射出磁场,则轨迹所对的圆心角射出磁场,则轨迹所对的圆心角4545,半径,半径 R Ra a,由洛伦兹力提供向心力,有,由洛伦兹力提供向心力,有qv0Bqv0B,得,得 R R,联立以上各式得,联立以上各式得 h h,A A 正确;若粒子正确;若粒子平行于平行于 x x 轴射出磁场,则轨迹所对的圆心有轴
5、射出磁场,则轨迹所对的圆心有 9090,半径半径 R R,同理可得,同理可得 h h,D D 正确正确 3(2018银川模拟)如图 9319 所示,AB、CD 间的区域有竖直向上的匀强电场,在 CD 的右侧有一与 CD 相切于 M 点的圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面一带正电粒子自 O 点以水平初速度 v0 正对 P 点进入该电场后,从 M 点飞离 CD 边界,再经磁场偏3 / 15转后又从 N 点垂直于 CD 边界回到电场区域,并恰能返回 O点已知 OP 间距离为 d,粒子质量为 m,电荷量为 q,电场强度大小 E,不计粒子重力试求:图 9319(1)M、N 两点间的距离;(2)磁感应强
6、度的大小和圆形匀强磁场的半径;(3)粒子自 O 点出发到回到 O 点所用的时间解析(1)据题意,作出带电粒子的运动轨迹,如图所示:粒子从 O 到 M 的时间:t1d v0粒子在电场中加速度:a3v2 0d故 PM 间的距离为:PMatd粒子在 M 点时竖直方向的速度:vyat1v0粒子在 M 点时的速度:v2v0速度偏转角正切:tan 3故 60粒子从 N 到 O 点时间:t2,粒子从 N 到 O 点过程的竖直方向位移:yat2 2故 P、N 两点间的距离为:PNyd.所以 MNPNPMd.(2)由几何关系得:Rcos 60RMNd可得半径:Rd由 qvBm 解得:B8 3mv05qd4 /
7、15由几何关系确定区域半径为:R2Rcos 30,即Rd.(3)O 到 M 的时间:t1d v0N 到 O 的时间:t2d 2v0在磁场中运动的时间:t35 3d18v0无场区运动的时间:t45d 16v0tt1t2t3t4.答案(1) (2) d(3)5 3d18v0带电物体在叠加场中的运动4如图 9320 所示,界面 MN 与水平地面之间有足够大且正交的匀强磁场 B 和匀强电场 E,磁感线和电场线都处在水平方向且互相垂直在 MN 上方有一个带正电的小球由静止开始下落,经电场和磁场到达水平地面若不计空气阻力,小球在通过电场和磁场的过程中,下列说法中正确的是( ) 【导学号:84370421】
8、图 9320A小球做匀变速曲线运动B小球的电势能保持不变C洛伦兹力对小球做正功D小球的动能增量等于其电势能和重力势能减少量的总和D D 带电小球在刚进入复合场时受力如图所示,则带电带电小球在刚进入复合场时受力如图所示,则带电5 / 15小球进入复合场后做曲线运动,因为速度会发生变化,小球进入复合场后做曲线运动,因为速度会发生变化,洛伦兹力就会跟着变化,所以不可能是匀变速曲线运动,洛伦兹力就会跟着变化,所以不可能是匀变速曲线运动,选项选项 A A 错误;根据电势能公式错误;根据电势能公式 EpEpqq,知只有带电小,知只有带电小球竖直向下做直线运动时,电势能保持不变,选项球竖直向下做直线运动时,
9、电势能保持不变,选项 B B 错错误;根据洛伦兹力的方向确定方法知,洛伦兹力方向始误;根据洛伦兹力的方向确定方法知,洛伦兹力方向始终和速度方向垂直,所以洛伦兹力不做功,选项终和速度方向垂直,所以洛伦兹力不做功,选项 C C 错误;错误;从能量守恒角度知道选项从能量守恒角度知道选项 D D 正确正确 (2017桂林模拟)如图所示,空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,图中虚线为匀强电场的等势线,一不计重力的带电粒子在 M 点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中,运动轨迹如图所示(粒子在 N 点的速度比在 M 点的速度大)则下列说法正确的是( )A粒子一定带正电B粒子的运动轨迹一定是抛物线C电场
10、线方向一定垂直等势面向左D粒子从 M 点运动到 N 点的过程中电势能增大C C 根据粒子在电、磁场中的运动轨迹和左手定则可知,根据粒子在电、磁场中的运动轨迹和左手定则可知,粒子一定带负电,选项粒子一定带负电,选项 A A 错误;由于洛伦兹力方向始终错误;由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直,故粒子受到的合力是变力,而物体只与速度方向垂直,故粒子受到的合力是变力,而物体只有在恒力作用下做曲线运动时,轨迹才是抛物线,选项有在恒力作用下做曲线运动时,轨迹才是抛物线,选项B B 错误;由于空间只存在电场和磁场,粒子的速度增大,错误;由于空间只存在电场和磁场,粒子的速度增大,说明在此过程中电场力对带电粒子
11、做正功,则电场线方说明在此过程中电场力对带电粒子做正功,则电场线方向一定垂直等势面向左,选项向一定垂直等势面向左,选项 C C 正确;电场力做正功,正确;电场力做正功,电势能减小,选项电势能减小,选项 D D 错误错误 5如图 9321 所示,空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向6 / 15里的匀强磁场,电场和磁场相互垂直在电磁场区域中,有一个光滑绝缘圆环,环上套有一个带正电的小球O 点为圆环的圆心,a、b、c 为圆环上的三个点,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 9321A当小球运动
12、到 c 点时,洛伦兹力最大B小球恰好运动一周后回到 a 点C小球从 a 点运动到 b 点,重力势能减小,电势能减小D小球从 b 点运动到 c 点,电势能增大,动能增大C C 电场力与重力大小相等,则二者的合力指向左下方电场力与重力大小相等,则二者的合力指向左下方4545,由于合力是恒力,故类似于新的重力,所以,由于合力是恒力,故类似于新的重力,所以 adad 弧弧的中点相当于平时竖直平面圆环的的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点最高点” 关于圆心关于圆心对称的位置对称的位置( (即即 bcbc 弧的中点弧的中点) )就是就是“最低点最低点” ,速度最大,速度最大,此时洛伦兹力最大;由于此时洛
13、伦兹力最大;由于 a a、d d 两点关于新的最高点对称,两点关于新的最高点对称,若从若从 a a 点静止释放,最高运动到点静止释放,最高运动到 d d 点,故点,故 A A、B B 错误从错误从a a 到到 b b,重力和电场力都做正功,重力势能和电势能都减,重力和电场力都做正功,重力势能和电势能都减少,故少,故 C C 正确小球从正确小球从 b b 点运动到点运动到 c c 点,电场力做负功,点,电场力做负功,电势能增大,但由于电势能增大,但由于 bcbc 弧的中点速度最大,所以动能先弧的中点速度最大,所以动能先增大后减小,故增大后减小,故 D D 错误所以错误所以 C C 正确,正确,A
14、 A、B B、D D 错误错误 6(多选)(2018哈尔滨模拟)如图 9322 所示,空间同时存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度为 B,电场强度为 E.一质量为 m,电量为 q 的带正电小球恰好处于静止状态,现在将磁场方向顺时针旋转 30,同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度 v,则关于小球的运动,下列说法正确的是( ) 7 / 15【导学号:84370422】图 9322A小球做匀速圆周运动B小球运动过程中机械能守恒C小球运动到最低点时电势能增加了mgv 2BqD小球第一次运动到最低点历时m 2qBADAD 小球在复合电磁场中处于静止状态,只受两个力作小球在复合电磁场中处于静止状
15、态,只受两个力作用,即重力和电场力且两者平衡当把磁场顺时针方向用,即重力和电场力且两者平衡当把磁场顺时针方向倾斜倾斜 3030,且给小球一个垂直磁场方向的速度,且给小球一个垂直磁场方向的速度 v v,则小,则小球受到的合力就是洛伦兹力,且与速度方向垂直,所以球受到的合力就是洛伦兹力,且与速度方向垂直,所以带电粒子将做匀速圆周运动,选项带电粒子将做匀速圆周运动,选项 A A 正确由于带电粒正确由于带电粒子在垂直于纸面的倾斜平面内做匀速圆周运动,运动过子在垂直于纸面的倾斜平面内做匀速圆周运动,运动过程中受到电场力要做功,所以机械能不守恒,选项程中受到电场力要做功,所以机械能不守恒,选项 B B 错
16、错误电场力从开始到最低点克服电场力做功为误电场力从开始到最低点克服电场力做功为W WEqRsinEqRsin 3030mgmg,所以电势能的增加量为,所以电势能的增加量为,选项选项 C C 错误小球第一次运动到低点的时间为错误小球第一次运动到低点的时间为 T T,所,所以选项以选项 D D 正确故选正确故选 AD.AD.7(2018泉州模拟)如图 9323 所示,PR 是一长为 L0.64 m 的绝缘平板固定在水平地面上,挡板 R 固定在平板的右端整个空间有一个平行于 PR 的匀强电场 E,在板的右半部分有一个垂于纸面向里的匀强磁场 B,磁场的宽度 0.32 m一个质量m0.50103 kg、
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