高考物理一轮总复习 8.3带电粒子在复合场中的运动随堂集训-人教版高三全册物理试题.doc
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1、【金版教程】2016高考物理一轮总复习 8.3带电粒子在复合场中的运动随堂集训【高考题组明考向】 考向一1. 2013浙江高考(多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P和P3,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P在磁场中转过30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P和P3()A. 在电场中的加速度之比为11B. 在磁场中运动的半径之比为1C. 在磁场中转过的角度之比为12D. 离开电场区域时的动能之比为13解析:两离子所带电荷量之比为13,在电场中时由qEma知aq,故加速度之比为13,A错误
2、;离开电场区域时的动能由EkqU知Ekq,故D正确;在磁场中运动的半径由Bqvm、Ekmv2知R ,故B正确;设磁场区域的宽度为d,则有sin,即,故602,C正确。答案:BCD2. 2014大纲全国卷如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为,求:(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值;(2)该粒子在电场中运动的时间。解析:(1)如图,粒子进入
3、磁场后做匀速圆周运动。设磁感应强度的大小为B,粒子质量与所带电荷量分别为m和q,圆周运动的半径为R0。由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qv0Bm由题给条件和几何关系可知R0d设电场强度大小为E,粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度大小为ax,在电场中运动的时间为t,离开电场时沿x轴负方向的速度大小为vx。由牛顿定律及运动学公式得Eqmaxvxaxttd由于粒子在电场中做类平抛运动(如图),有tan联立式得v0tan2(2)联立式得t答案:(1)v0tan2(2)3. 2013四川高考如图所示,竖直平面(纸面)内有直角坐标系xOy,x轴沿水平方向。在x0的区域内存在方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小
4、为B1的匀强磁场。在第二象限紧贴y轴固定放置长为l、表面粗糙的不带电绝缘平板,平板平行于x轴且与x轴相距h。在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场(磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外)和匀强电场(图中未画出)。一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x轴正向抛出;另一质量也为m、带电荷量为q的小球P从A点紧贴平板沿x轴正向运动,变为匀速运动后从y轴上的D点进入电磁场区域做匀速圆周运动,经圆周离开电磁场区域,沿y轴负方向运动,然后从x轴上的K点进入第四象限。小球P、Q相遇在第四象限的某一点,且竖直方向速度相同。设运动过程中小球P电量不变,小球P和Q始终在纸面内运动且均看作质点,重
5、力加速度为g。求:(1)匀强电场的场强大小,并判断P球所带电荷的正负;(2)小球Q的抛出速度v0的取值范围;(3)B1是B2的多少倍?解析:(1)由题给条件,小球P在电磁场区域内做圆周运动,必有重力与电场力平衡,设所求场强大小为E,有mgqE得E小球P在平板下侧紧贴平板运动,其所受洛伦兹力必竖直向上,故小球P带正电。(2)设小球P紧贴平板匀速运动的速度为v,此时洛伦兹力与重力平衡,有B1qvmg 设小球P以速度v在电磁场区域内做圆周运动的半径为R,有B2qvm设小球Q与小球P在第四象限相遇点的坐标为x、y,有xR,y0 小球Q运动到相遇点所需时间为t0,水平方向位移为s,竖直方向位移为d,有s
6、v0t0dgt由题意得xsl,yhd联立相关方程,由题意可知v00,得0v0(l)(3)小球Q在空间做平抛运动,要满足题设要求,则运动到小球P穿出电磁场区域的同一水平高度时的W点时,其竖直方向的速度vy与竖直位移yQ必须满足vyvyQR设小球Q运动到W点时间为t,由平抛运动,有vygtyQgt2联立相关方程,解得B1B2B1是B2的0.5倍。答案:(1)正(2)00)的静止粒子被发射装置(图中未画出)从O点发射,沿p板上表面运动时间t后到达K孔,不与板碰撞地进入两板之间。粒子视为质点,在图示平面内运动,电荷量保持不变,不计空气阻力,重力加速度大小为g。(1)求发射装置对粒子做的功;(2)电路中
7、的直流电源内阻为r,开关S接“1”位置时,进入板间的粒子落在b板上的A点,A点与过K孔竖直线的距离为l。此后将开关S接“2”位置,求阻值为R的电阻中的电流强度;(3)若选用恰当直流电源,电路中开关S接“1”位置,使进入板间的粒子受力平衡,此时在板间某区域加上方向垂直于图面的、磁感应强度大小合适的匀强磁场(磁感应强度B只能在0Bm范围内选取),使粒子恰好从b板的T孔飞出,求粒子飞出时速度方向与b板板面的夹角的所有可能值(可用反三角函数表示)。解析:(1)设粒子在p板上做匀速直线运动的速度为v0,有hv0t设发射装置对粒子做的功为W,由动能定理得Wmv联立可得W(2)S接“1”位置时,电源的电动势
8、E0与板间电势差U有E0U板间产生匀强电场的场强为E,粒子进入板间时有水平方向的速度v0,在板间受到竖直方向的重力和电场力作用而做类平抛运动,设加速度为a,运动时间为t1,有UEhmgqEmahatlv0t1S接“2”位置,则在电阻R上流过的电流I满足I联立得I(g)(3)由题意知此时在板间运动的粒子重力与电场力平衡,当粒子从K进入板间后立即进入磁场做匀速圆周运动,如图所示,粒子从D点出磁场区域后沿DT做匀速直线运动,DT与b板上表面的夹角为题目所求夹角。磁场的磁感应强度B取最大值时的夹角为最大值m。设粒子做匀速圆周运动的半径为R,有qv0B过D点作b板的垂线与b板的上表面交于G,由几何关系有
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