2021高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場 專題十 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動課時(shí)作業(yè)

1、2021高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場 專題十 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動課時(shí)作業(yè)2021高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 磁場 專題十 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動課時(shí)作業(yè)年級：姓名：- 10 -專題十帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動1.如圖所示的平行板之間，電場強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度b相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子(不計(jì)重力)射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種器件能把具有特定速度的粒子選擇出來，所以叫速度選擇器。下列關(guān)于速度選擇器的說法正確的是()a這個(gè)特定速度與粒子的質(zhì)量有關(guān)b這個(gè)特定速度與粒子的比荷有關(guān)c從右向左以特定速度射入的粒子有可能沿直線穿出速度選擇器d從左向右以特定速度射入的粒子才能沿直線穿出速度選擇

2、器d當(dāng)帶電粒子能從左向右勻速直線穿過時(shí)，電場力和洛倫茲力反向，且eqqvb，解得v，該速度與粒子的質(zhì)量和帶電荷量無關(guān)，a、b錯(cuò)誤；當(dāng)粒子從右向左運(yùn)動時(shí)，電場力和洛倫茲力的方向相同，粒子不可能沿直線穿過，c錯(cuò)誤，d正確。2.如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里。紙面內(nèi)有兩個(gè)半徑不同的半圓在b點(diǎn)平滑連接后構(gòu)成一絕緣光滑環(huán)。一帶電小球套在環(huán)上從a點(diǎn)開始運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)其速率保持不變。則小球()a帶負(fù)電b受到的洛倫茲力大小不變c運(yùn)動過程的加速度大小保持不變d光滑環(huán)對小球始終沒有作用力b小球速率不變，則做勻速圓周運(yùn)動，可知所受的電場力和重力平衡，所以小

3、球受向上的電場力，則小球帶正電，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；小球的速率不變，根據(jù)f洛bqv可知受到的洛倫茲力大小不變，選項(xiàng)b正確；因小球在不同的圓環(huán)中運(yùn)動的半徑不同，根據(jù)a可知，小球從小圓環(huán)過渡到大圓環(huán)的過程中加速度變小，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；小球從小圓環(huán)過渡到大圓環(huán)的過程中，加速度減小，根據(jù)fnqvbma可知光滑環(huán)對小球的作用力要發(fā)生變化，且作用力不可能總是零，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；故選b。3(2020江西省名校聯(lián)盟高三質(zhì)量檢測)(多選)如圖所示是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)d形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源兩端相連?，F(xiàn)分別加速質(zhì)子(h)和氘核(h)。下列說法中正確的是()a它們的最大速度相同b質(zhì)子

4、的最大動能大于氘核的最大動能c加速質(zhì)子和氘核所用高頻電源的頻率相同d僅增大高頻電源的電壓不可能增大粒子的最大動能bd設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，則氘核質(zhì)量為2m，電荷量為q，它們的最大速度分別為v1和v2，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；質(zhì)子的最大動能ek1，氘核的最大動能ek2，選項(xiàng)b正確；高頻電源的頻率與粒子在磁場中的回旋頻率相同，即f1，f2，所以加速質(zhì)子和氘核所用高頻電源的頻率不相同，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；被加速的粒子的最大動能與高頻電源的電壓無關(guān)，所以僅增大高頻電源的電壓不可能增大粒子的最大動能，選項(xiàng)d正確。4.如圖所示，在正交的勻強(qiáng)電磁場中有質(zhì)量、電荷量都相同的兩油滴，a靜止，b做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動。若b與

5、a相碰并結(jié)合在一起，則它們將()a以b原速率的一半做勻速直線運(yùn)動b以為半徑做勻速圓周運(yùn)動c仍以r為半徑做勻速圓周運(yùn)動d做周期為b的一半的勻速圓周運(yùn)動b由a、b相碰時(shí)動量守恒mv2mv，有v。據(jù)題意碰后a、b合成的大油滴仍受重力與電場力平衡，合外力是洛倫茲力，所以繼續(xù)做勻速圓周運(yùn)動，且有rt，選項(xiàng)b正確。5(2020吉林調(diào)研)電磁泵在目前的生產(chǎn)、科技中得到了廣泛應(yīng)用。如圖所示，泵體是一個(gè)長方體，ab邊長為l1，兩側(cè)端面是邊長為l2的正方形；流經(jīng)泵體內(nèi)的液體密度為，在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電導(dǎo)率為(電阻率倒數(shù))，泵體處有方向垂直向外的磁場b，泵體的上下兩表面接在電壓為u(內(nèi)阻不計(jì))的電源上，則()

6、a泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極b通過泵體的電流ic增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可獲得更大的抽液高度d增大液體的電阻率可獲得更大的抽液高度c當(dāng)泵體上表面接電源的正極時(shí)，電流從上向下流過泵體，這時(shí)受到的磁場力水平向左，拉動液體，故a錯(cuò)誤；根據(jù)電阻定律，泵體內(nèi)液體的電阻r，因此流過泵體的電流iul1，故b錯(cuò)誤；增大磁感應(yīng)強(qiáng)度b，受到的磁場力變大，因此可獲得更大的抽液高度，故c正確；若增大液體的電阻率，可以使電流減小，受到的磁場力減小，使抽液高度減小，故d錯(cuò)誤。6.(2020江蘇南通模擬)如圖所示，兩平行界線mn與pq之間存在一方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場b，磁場寬度d0.5 m，mn右側(cè)區(qū)域存在一水平向左的勻強(qiáng)電場，電場

7、強(qiáng)度e4.0102 n/c，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從電場中a點(diǎn)由靜止開始釋放，已知a點(diǎn)到mn的距離為l0.5 m，粒子比荷為1.0104 c/kg，不計(jì)粒子重力。(1)求粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大??；(2)要使粒子進(jìn)入磁場后不會從磁場左邊界pq穿出，磁感應(yīng)強(qiáng)度b須滿足什么條件？解析：(1)由動能定理有：eqlmv2解得v m/s2.0103 m/s(2)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)軌道半徑為r，有qvbm，其中rd，即d代入數(shù)據(jù)解得b0.4 t答案：(1)2.0103 m/s(2)b0.4 t7(2020湖南衡陽質(zhì)檢)(多選)圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)d形金屬盒，在加速帶電

8、粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場中運(yùn)動的動能ek，隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場中的加速時(shí)間，則下列說法中正確的是()a在ekt圖中應(yīng)有t4t3t3t2t2t1b高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tntn2c要使粒子獲得的最大動能增大，可以增大電源電壓d在磁感應(yīng)強(qiáng)度b、d形盒半徑、粒子的質(zhì)量m及其電荷量q不變的情況下，粒子的加速次數(shù)越多，粒子的最大動能一定越大ab洛倫茲力提供向心力，有qvbm，解得r，故周期t，與速度無關(guān)，故t4t3t3t2t2t1，故a正確；交流電源的周期必須和粒子在磁場中運(yùn)動的周期一致，故高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tntn2

9、，故b正確；當(dāng)粒子從d形盒中出來時(shí)，速度最大，此時(shí)運(yùn)動的半徑等于d形盒的半徑，最大動能ekmv2，可知最大動能與加速器的半徑、磁感線強(qiáng)度以及電荷的電荷量和質(zhì)量有關(guān)，與加速電壓等其他因素?zé)o關(guān)，故c、d錯(cuò)誤。8.(2020湖南長沙雅禮中學(xué)模擬)(多選)如圖所示的直角坐標(biāo)系中，在y軸和豎直虛線mn之間存在著大小相等、方向相反的勻強(qiáng)電場，x軸上方電場方向沿y軸正向，x軸下方電場方向沿y軸負(fù)向。y軸左側(cè)和圖中豎直虛線mn右側(cè)有方向垂直紙面向里和向外的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場，mn與y軸的距離為2d。一重力不計(jì)的帶負(fù)電粒子從y軸上的p(0，d)點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度v0開始運(yùn)動，經(jīng)過一段時(shí)間后，粒

10、子又以相同的速度回到p點(diǎn)，則下列說法正確的是()a電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度比值的最小值為v0b電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度比值的最小值為2v0c帶電粒子運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為d帶電粒子運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為bc本題考查帶電粒子在組合場中的運(yùn)動問題。電場強(qiáng)度最小時(shí)，粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示，粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律可得dv0t1，dt，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，有r，結(jié)合幾何關(guān)系可知rd，聯(lián)立以上方程可得2v0，故a錯(cuò)誤，b正確；一個(gè)周期中粒子在電場中做類平拋運(yùn)動的時(shí)間始終為t14t1，在磁場中的圓周運(yùn)動軌跡是兩個(gè)半圓，則在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為t2，所以粒子運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為t，故c正確，d

11、錯(cuò)誤。9.(2020山東青島市模擬)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xoy中，第一象限內(nèi)存在正交的勻強(qiáng)電、磁場，電場強(qiáng)度e140 n/c；第四象限內(nèi)存在一方向向左的勻強(qiáng)電場e2 n/c。一質(zhì)量為m2103 kg帶正電的小球，從點(diǎn)m(3.64 m,3.2 m)以v01 m/s的水平速度開始運(yùn)動。已知小球在第一象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，從點(diǎn)p(2.04 m,0)進(jìn)入第四象限后經(jīng)過y軸上的點(diǎn)n(0，2.28 m)(圖中未標(biāo)出)。(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b；(2)小球由p點(diǎn)運(yùn)動到n點(diǎn)的時(shí)間。解析：(1)由題意可知qe1mg，得q5104 c。分

12、析如圖，rcos xmxp，rsin rym，可得r2 m，37。由qv0b，得b2 t。(2)小球進(jìn)入第四象限后受力分析如圖，tan 0.75?？芍∏蜻M(jìn)入第四象限后所受電場力和重力的合力與速度方向垂直，即37。由幾何關(guān)系可得lnq0.6 m。由lnqv0t，解得t0.6 s。或：fma，得a m/s2，由幾何關(guān)系得lpq3 m，由lpqat2，解得t0.6 s。答案：(1)2 t(2)0.6 s10.(2020湖北宜昌聯(lián)考)如圖所示，在矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，在bc右側(cè)、兩區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場，l1、l2、l3是磁場的邊界(bc與l1重合)，兩磁場區(qū)域?qū)挾认嗤较蛉鐖D所示，區(qū)域的磁感強(qiáng)度大小為b1。一帶電荷量為q(q0)、質(zhì)量為m(重力不計(jì))的點(diǎn)電荷從ad邊中點(diǎn)以初速度v0沿水平向右方向進(jìn)入電場，點(diǎn)電荷恰好從b點(diǎn)進(jìn)入磁場，經(jīng)區(qū)域后又恰好從與b點(diǎn)同一水平高度處進(jìn)入?yún)^(qū)域。已知ab長度是bc長度的倍。(1)求帶電粒子到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)求磁場的寬度l；(3)要使點(diǎn)電荷在整個(gè)磁場中運(yùn)動的時(shí)間最長，求區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度b2的最小值。解析：本題考查帶電粒子在組合場中的運(yùn)動。(1)設(shè)點(diǎn)電荷進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小為v，與水平方向成角，由類平拋運(yùn)動的速度