2022年高考一轮复习随堂练习专题带电粒子在复合场中的运动 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载第 4 讲专题带电粒子在复合场中的运动图 849 1如图 849 所示,空间存在一匀强磁场B(方向垂直纸面向里)和一电荷量为Q 的点电荷的电场, 一带电粒子 q(不计重力 )以初速度v0从某处垂直于电场、磁场入射, 初位置到点电荷 Q 的距离为 r,则粒子在电、磁场中的运动轨迹可能是() A沿初速度v0方向的直线B以点电荷 Q 为圆心,以r 为半径,在纸面内的圆C初阶段在纸面内向右偏的曲线D初阶段在纸面内向左偏的曲线解析:当带电粒子所受库仑力和洛伦兹力的合力正好能提供其所需的向心力时,粒子便以点电荷 Q 为圆心,以r 为半径,在纸面内做匀速圆周运动;因为点电荷Q 周围的电场是
2、非匀强电场,所以粒子不可能做直线运动综上所述粒子的运动轨迹可能为B、C、D. 答案: BCD 图 8410 2如图 8410 所示,界面 PQ 与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B 和匀强电场E,在 PQ 上方有一个带正电的小球A 自 O 静止开始下落,穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计,下列说法中正确的是() A在复合场中,小球做匀变速曲线运动B在复合场中,小球下落过程中的电势能减小C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D若其他条件不变,仅增大磁感应强度,小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变解析: 小球受到磁场力,不可能做匀变速曲线运动电场力做正功,电
3、势能减小,由能量守恒知, C 项正确增大磁感应强度,会改变洛伦兹力,进而改变落地点,电场力做功会不同, D 项错名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载答案: BC 图 8411 3如图 8411 所示,竖直平面xOy 内存在水平向右的匀强电场,场强大小E10 N/C,在 y0 的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B0.5 T一带电量 q 0.2 C、质量 m0.4 kg 的小球
4、由长l0.4 m 的细线悬挂于P 点,小球可视为质点,现将小球拉至水平位置A 无初速释放, 小球运动到悬点P 正下方的坐标原点O 时,悬线突然断裂,此后小球又恰好能通过O 点正下方的N 点 (g10 m/s2)求:(1)小球运动到O 点时的速度大小;(2)悬线断裂前瞬间拉力的大小;(3)ON 间的距离解析: (1)小球从 A 运动 O 的过程中,根据动能定理:12mv2mglqEl则得小球在O 点速度为: v2l gqEm2 m/s.(2)小球运动到O 点绳子断裂前瞬间,对小球应用牛顿第二定律:F向FTmgF洛mv2lF洛Bvq由、得: FTmgBvqmv2l8.2 N(3)绳断后,小球水平方
5、向加速度axF电mEqm5 m/s2小球从 O 点运动至 N 点所用时间t vax0.8 sON 间距离 h12gt23.2 m答案: (1)2 m/s(2)8.2 N(3)3.2 m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 12 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载图 8412 4如图 8412 所示,平行于直角坐标系y 轴的 PQ 是用特殊材料制成的,只能让垂直打到 PQ 界面上的电子通过其左侧有一直角三角形区域,分布着方向垂直纸面向里、
6、磁感应强度为B 的匀强磁场, 其右侧有竖直向上场强为E 的匀强电场 现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点O 沿不同方向射到三角形区域,不考虑电子间的相互作用已知电子的电量为 e,质量为 m,在 OAC 中, OAa, 60 .求:(1)能通过 PQ 界面的电子所具有的最大速度是多少;(2)在 PQ 右侧 x 轴上什么范围内能接收到电子解析:(1)要使电子能通过PQ 界面,电子飞出磁场的速度方向必须水平向右,由 Bevmv2r可知, r 越大 v 越大,从C 点水平飞出的电子,运动半径最大,对应的速度最大,即r2a时,电子的速度最大由 Bevmm,得: vm2Beam.(2)粒子在电场中做类平抛
7、运动,据a12eEmt2xvt得: xmax 2Ba2aemE由此可知: PQ 界面的右侧x 轴上能接收电子的范围是3a,3a2Ba2aemE本题属于复合场问题,考查带电粒子在有界磁场中的运动和带电粒子在匀强电场中的运动,名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 12 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载需要同学们解题时能够正确地画出带电粒子在磁场和电场中的运动轨迹答案: (1)2Beam(2)3a,3a2Ba2aemE5. 图 8413 (2
8、009 重庆, 25)如图 8413 所示,离子源A 产生的初速度为零、带电荷量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板HM 上的小孔 S离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN 进入磁感应强度为B 的匀强磁场已知HOd,HS2d, MNQ 90 .(忽略离子所受重力) (1)求偏转电场场强E0的大小以及HM 与 MN 的夹角 ;(2)求质量为4m 的离子在磁场中做圆周运动的半径;(3)若质量为4m 的离子垂直打在NQ 的中点 S1处,质量为16m 的离子打在S2处,S1和 S2之间的距离以及能打在NQ 上的正离子的质量范围
9、解析: (1)由eU012mv210FeE0ma2dv1td12at2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载得 E0U0/d,由 tan v1at,得 45 . (2)由vv21v2v21(at)2evBmv2R得 R2 mU0eB2. (3)将 4m 和 16m 代入 R,得 R1、R2,由 SR22(R2R1)2R1,将 R1、R2代入得 S4(31) mU0eB2由 R2(2R1)2(RR1)
10、2,得 R52R1由12R1R52R1,得 mmx25m. 答案: (1)45 (2)2 mU0eB2(3)4(31) mU0eB2mmx ,则下列说法中错误的是() A液滴一定做匀变速直线运动B液滴一定带正电C电场线方向一定斜向上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,因速度变化洛伦兹力变化,合外力一般变化答案: A 图 8415 2如图 8415 所示, 光滑绝缘杆固定在水平位置上,使其两端分别带上等量同种正电荷Q1、Q2,杆上套着一带正电小球,整个装置处在一个匀强磁场中,磁感应强度方向垂直纸面向里,将靠近右端的小球从静止开始释放,在小球从右到左的运动
11、过程中,下列说法中正确的是 () A小球受到的洛伦兹力大小变化,但方向不变B小球受到的洛伦兹力将不断增大C小球的加速度先减小后增大D小球的电势能一直减小解析: Q1、Q2连线上中点处电场强度为零,从中点向两侧电场强度增大且方向都指向中点,故小球所受电场力指向中点小球从右向左运动过程中,小球的加速度先减小后增大,C正确速度先增大后减小,洛伦兹力大小变化,由左手定则知,洛伦兹力方向不变,故A正确, B 错误小球的电势能先减小后增大,D 错误答案: AC 图 8416 3如图 8416 所示 有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域和匀强磁场区域,如果这束正离子束在区域中不偏转,进入区域后偏转半径
12、又相同,则说明这些正离子具有相同的() A速度B质量C电荷D比荷名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 12 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载解析: 设电场的场强为E,由于粒子在区域里不发生偏转,则EqB1qv,得 vEB1;当粒子进入区域 时,偏转半径又相同,所以RmvB2qmEB1B2qEmB1B2q,故选项A、D 正确答案: AD 图 8417 4(2009 辽宁、宁夏理综,16)医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的
13、血流速度 电磁血流计由一对电极a 和 b 以及一对磁极N 和 S构成,磁极间的磁场是均匀的使用时,两电极a、b 均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图8417 所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b 之间会有微小电势差在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中,两触点间的距离为3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160 V,磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b 的正负为 () A1.3 m/s,a 正、b 负B2.7 m/s,a 正、 b 负C1.
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