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2014年高考一輪復(fù)習(xí)章節(jié)訓(xùn)練之帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:45分鐘滿分:100分一、選擇題(8864)1目前有一種磁強(qiáng)計(jì),用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計(jì)的原理如右圖所示,電路有一段金屬導(dǎo)體,它的橫截面是寬為a、高為b的長方形,放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為i的電流已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,金屬導(dǎo)電過程中,自由電子所做的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)兩電極m、n均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸,用電壓表測出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢差為u.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極m、n的正負(fù)為()a.,m正、n負(fù) b.,m正、n負(fù)c.,m負(fù)、n正 d.,m負(fù)、n正解析:由左手定則知,金屬中的電子在洛侖茲力的作用下將向前側(cè)面聚集,故m負(fù)、n正由f電f洛即ebev,inevsnevab,得b.答案:c2如右圖所示,實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)勻強(qiáng)電場的電場線,電場線與水平方向成角,水平方向的勻強(qiáng)磁場與電場正交,有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運(yùn)動(dòng),l與水平方向成角,且,則下列說法中錯(cuò)誤的是()a液滴一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)b液滴一定帶正電c電場線方向一定斜向上d液滴一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析:在電磁場復(fù)合區(qū)域粒子一般不會(huì)做勻變速直線運(yùn)動(dòng),因速度變化洛侖茲力變化,合外力一般變化,如果vb,f洛0,也可以做勻變速運(yùn)動(dòng)答案:a3在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場與磁場,一質(zhì)量為m的帶正電小球,在該區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng),如圖所示,關(guān)于場的分布情況可能的是()a該處電場方向和磁場方向垂直b電場豎直向上,磁場垂直紙面向里c電場斜向里側(cè)上方,磁場斜向外側(cè)上方,均與v垂直d電場水平向右,磁場垂直紙面向里解析:帶電小球在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)一定受重力和電場力,是否受洛侖茲力需具體分析a選項(xiàng)中若電場、磁場方向與速度方向垂直,則洛侖茲力與電場力垂直,如果與重力的合力為0就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)b選項(xiàng)中電場力、洛侖茲力都向上,若與重力合力為0,也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)c選項(xiàng)中電場力斜向里側(cè)上方,洛侖茲力向外側(cè)下方,若與重力的合力為0,就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)d選項(xiàng)三個(gè)力的合力不可能為0,因此選項(xiàng)a、b、c正確答案:abc4如圖所示,一束正離子從s點(diǎn)沿水平方向射出,在沒有偏轉(zhuǎn)電場、磁場時(shí)恰好擊中熒光屏上的坐標(biāo)原點(diǎn)o;若同時(shí)加上電場和磁場后,正離子束最后打在熒光屏上坐標(biāo)系的第象限中,則所加電場e和磁場b的方向可能是()ae向下,b向上 be向下,b向下ce向上,b向下 de向上,b向上解析:離子打在第象限,相對(duì)于原點(diǎn)o向下運(yùn)動(dòng)和向左運(yùn)動(dòng),所以e向下,b向下所以b正確答案:b5如右圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場加速后,進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為b和e.平板s上有可讓粒子通過的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2.平板s下方有強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場下列表述正確的是()a質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具b速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外c能通過狹縫p的帶電粒子的速率等于e/bd粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫p,粒子的荷質(zhì)比越小解析:粒子先在電場中加速,進(jìn)入速度選擇器做勻速直線運(yùn)動(dòng),最后進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在速度選擇器中受力平衡:eqqvb得ve/b,方向由左手定則可知磁場方向垂直紙面向外,b、c正確進(jìn)入磁場后,洛侖茲力提供向心力,qvb0得,r,所以荷質(zhì)比不同的粒子偏轉(zhuǎn)半徑不一樣,所以,a對(duì),d錯(cuò)答案:abc6在真空中,勻強(qiáng)電場方向豎直向下,勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里三個(gè)油滴帶有等量同種電荷,其中a靜止,b向右勻速運(yùn)動(dòng),c向左勻速運(yùn)動(dòng),則它們的重力ga、gb、gc的關(guān)系為()aga最大 bgb最大cgc最大 d不能確定解析:由a靜止有qega,故油滴帶負(fù)電;對(duì)b受力平衡有qeqvbgb;對(duì)c受力平衡有qeqvbgc.由此可知三個(gè)油滴的重力滿足gcgagb,故選項(xiàng)c正確答案:c7如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒,在豎直向下的勻強(qiáng)電場、水平指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場以及重力的共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是()a該微粒帶負(fù)電,電荷量qb若該微粒在運(yùn)動(dòng)中突然分成荷質(zhì)比相同的兩個(gè)粒子,分裂后只要速度不為零且速度方向仍與磁場方向垂直,它們均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)c如果分裂后,它們的荷質(zhì)比相同,而速率不同,那么它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑一定不同d只要一分裂,不論它們的荷質(zhì)比如何,它們都不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析:帶電微粒在有電場力、洛侖茲力和重力作用的區(qū)域能夠做勻速圓周運(yùn)動(dòng),說明重力必與電場力大小相等、方向相反,由于重力方向總是豎直向下,故微粒受電場力方向向上,從題圖中可知微粒帶負(fù)電,選項(xiàng)a正確微粒分裂后只要荷質(zhì)比相同,所受電場力與重力一定平衡(選項(xiàng)a中的等式一定成立),只要微粒的速度不為零,必可在洛侖茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)b正確、d錯(cuò)誤根據(jù)半徑公式r可知,在荷質(zhì)比相同的情況下,半徑只跟速率有關(guān),速率不同,則半徑一定不同,選項(xiàng)c正確答案:abc8目前,世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)如右圖表示了它的原理:將一束等離子體噴射入磁場,在場中有兩塊金屬板a、b,這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷,產(chǎn)生電壓如果射入的等離子體速度均為v,兩金屬板的板長為l,板間距離為d,板平面的面積為s,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,方向垂直于速度方向,負(fù)載電阻為r,電離氣體充滿兩板間的空間當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí),電流表示數(shù)為i.那么板間電離氣體的電阻率為()a.(r) b.(r)c.(r) d.(r)解析:當(dāng)粒子受的電場力與洛侖茲力平衡時(shí),兩板電壓即為電動(dòng)勢,即qvbq,得ubdv.又i,r由此可解得(r),故選項(xiàng)a正確答案:a二、計(jì)算題(31236)9如圖所示,水平向左的勻強(qiáng)電場e4 v/m,垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場b2 t,質(zhì)量m1 g的帶正電的小物塊a,從m點(diǎn)沿絕緣粗糙的豎直壁無初速滑下,滑行0.8 m到n點(diǎn)時(shí)離開豎直壁做曲線運(yùn)動(dòng),在p點(diǎn)時(shí)小物塊a瞬時(shí)受力平衡,此時(shí)速度與水平方向成45.若p與n的高度差為0.8 m,求:(1)a沿壁下滑過程中摩擦力所做的功;(2)p與n的水平距離解析:分清運(yùn)動(dòng)過程,應(yīng)用動(dòng)能定理列式求解(1)物體在n點(diǎn)時(shí),墻對(duì)其彈力為零,水平方向eqqvb,所以v2 m/s,由mn過程據(jù)動(dòng)能定理:mgwfmv20,所以wf6103 j.(2)設(shè)在p點(diǎn)速度為v其受力如下圖所示,所以eqmg,qvbeq,得v2 m/s.設(shè)n、p水平距離x,豎直距離y,物體由np過程電場力和重力做功,由動(dòng)能定理mgyeqxmv2mv2,得x0.6 m.答案:(1)6103 j(2)0.6 m10如圖所示,在第一象限有一勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為e,方向與y軸平行;在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場,磁場方向與紙面垂直一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的p點(diǎn)處射入電場,在x軸上的q點(diǎn)處進(jìn)入磁場,并從坐標(biāo)原點(diǎn)o離開磁場粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸交于m點(diǎn)已知opl,oq2l.不計(jì)重力求:(1)m點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)o間的距離;(2)粒子從p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到m點(diǎn)所用的時(shí)間解析:(1)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),沿y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度的大小為a;在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)速度為v0;粒子從p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到q點(diǎn)所用的時(shí)間為t1,進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為,則at1v0其中x02l,y0l.又有tan聯(lián)立式,得30因?yàn)閙、o、q點(diǎn)在圓周上,moq90,所以mq為直徑從圖中的幾何關(guān)系可知,r2lmo6l.(2)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v,從q到m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,則有vt2帶電粒子自p點(diǎn)出發(fā)到m點(diǎn)所用的時(shí)間t為tt1t2聯(lián)立式,并代入數(shù)據(jù)得t .答案:(1)6l(2) 11(2012課標(biāo)全國理綜)如圖,一半徑為r的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面(紙面)在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點(diǎn)射入柱形區(qū)域,在圓上的b點(diǎn)離開該區(qū)域,離開時(shí)速度方向與直線垂直圓心o到直線的距離為r.現(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強(qiáng)電場,同一粒子以同樣速度沿直線在a點(diǎn)射入柱形區(qū)域,也在b點(diǎn)離開該區(qū)域若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b,不計(jì)重力,求電場強(qiáng)度的大小解析:粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)圓周的半徑為r,由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得qvbm式中v為粒子在a點(diǎn)的速度過b點(diǎn)和o點(diǎn)作直線的垂線,分別與直線交于c和d點(diǎn)由幾何關(guān)系知,線段、
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