【立體設(shè)計(jì)】2012高考物理 第8章 第4講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課后限時(shí)作業(yè) 新人教版

1、【立體設(shè)計(jì)】2012高考生物理 第8章 第4講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課后限時(shí)作業(yè) 新人教版一、選擇題(每小題6分，共48分)1一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行（如選項(xiàng)圖中的虛線所示），下列選項(xiàng)中，可能出現(xiàn)的是 （ ）【解析】A選項(xiàng)，粒子在電場(chǎng)中向下運(yùn)動(dòng)，則粒子帶正電，進(jìn)入磁場(chǎng)后受斜向上的洛倫茲力，運(yùn)動(dòng)軌跡可能出現(xiàn)，由此可判斷A正確；同理判定B、C錯(cuò)誤，D正確.【答案】A、D2.如圖所示，在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電荷量為q的液滴在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

2、已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則液滴的質(zhì)量和環(huán)繞速度分別為（ ）A., B. ,C., D. ,【解析】液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，是洛倫茲力提供向心力，故重力與電場(chǎng)力相等，有qE=mg得到m=,由qvB=,又得到v=,故D正確.【答案】D3設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，已知一離子在靜電力和洛倫茲力的作用下，從靜止開(kāi)始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，忽略重力，下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ( )A.該離子必帶正電荷B.A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度C.離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大D.離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)【解析】由離子的運(yùn)動(dòng)軌跡可判定帶正電荷，A

3、正確；由于在A、B兩點(diǎn)離子速度均為0,故外力做功為零，此過(guò)程只有電場(chǎng)力做功，即沿電場(chǎng)線方向位移為0，故A、B等高，B正確；由機(jī)械能守恒可判定C正確；粒子到B點(diǎn)后，將向右做曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與曲線ACB相同，D錯(cuò)誤.【答案】D4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)，如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)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.以下正確的是 （ ）A.B板帶正電B.A板帶正電C.其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D.其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UAB增大【解析】由左手定則，正電荷向下偏，打到B板而帶正電，負(fù)電荷向上偏轉(zhuǎn)打到A板而帶

4、負(fù)電，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)AB兩板之間的距離為d，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，飛入的帶電粒子受力平衡，即qvB=qUAB/d,所以UAB=vdB，當(dāng)只增加射入速度v時(shí)，UAB增大，故C項(xiàng)正確；當(dāng)只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，UAB增大，故D項(xiàng)正確.【答案】A、C、D5.如圖所示，虛線EF的下方存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶電微粒從離EF為h的高處由靜止下落，從B點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，做了一段勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從D點(diǎn)射出，則下列說(shuō)法不正確的是（ ）A.微粒受到的電場(chǎng)力的方向一定豎直向上B.微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為EB2hgC.從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中微粒的電勢(shì)能先增大后減小D.從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)

5、的過(guò)程中微粒的電勢(shì)能和重力勢(shì)能之和在最低點(diǎn)C時(shí)最小【解析】因?yàn)閹щ娢⒘Ｔ趶?fù)合場(chǎng)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以帶電微粒所受的電場(chǎng)力與重力平衡，微粒受到的電場(chǎng)力方向一定豎直向上，A正確；因?yàn)閙g=qE,mgh=,qvB=,所以微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=,B正確；從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)微粒先做負(fù)功再做正功，所以微粒的電勢(shì)能先增大后減小，但電勢(shì)能與重力勢(shì)能總和不變，C正確，D錯(cuò).【答案】D6如圖所示，空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)的方向豎直向下，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，一帶電油滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說(shuō)法正確的是( )A.若撤去電場(chǎng)，P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.若撤去磁場(chǎng)，P可能做勻

6、加速直線運(yùn)動(dòng)C.若給P一初速度，P可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.若給P一初速度，P可能做順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)【解析】由P處于靜止?fàn)顟B(tài)則P帶負(fù)電.若撤去電場(chǎng)，只受重力和磁場(chǎng)力作用，由于磁場(chǎng)方向與速度垂直必做曲線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò).若撤去磁場(chǎng)，受重力、電場(chǎng)力仍處于平衡狀態(tài)，故B錯(cuò).若所給初速度的方向與磁場(chǎng)方向平行，油滴只受重力和電場(chǎng)力處于平衡狀態(tài)，做勻速直線運(yùn)動(dòng).若所給初速度的方向向上與磁場(chǎng)方向垂直，合力等于洛倫茲力，則做順時(shí)針的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故C、D正確.【答案】C、D7. 如圖所示，光滑絕緣軌道ABP豎直放置，其軌道末端切線水平，在其右側(cè)有一正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)豎直向上，磁場(chǎng)垂直紙面向里.

7、一帶電小球從軌道上的A點(diǎn)由靜止滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后，恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng).由此可斷定 （ ）A.小球帶負(fù)電 B.小球帶正電C.若小球從B點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后將立即向上偏D.若小球從B點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后將立即向下偏【解析】小球做直線運(yùn)動(dòng)，則其受力平衡，若小球帶負(fù)電，則電場(chǎng)力、洛倫茲力方向均向下，不能與重力平衡，故小球帶正電，若小球從B點(diǎn)滑下，則進(jìn)入場(chǎng)區(qū)時(shí)vB小于從A點(diǎn)滑下時(shí)的速度vA，此時(shí)洛倫茲力FB<FA，因此合力方向豎直向下，小球向下偏，B、D正確.【答案】B、D8如圖所示，有一混合正離子束先后通過(guò)正交的電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如果這束正離子在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)

8、域后偏轉(zhuǎn)半徑r相同，則它們一定具有相同的 （ ）A.速度 B.質(zhì)量 C.電荷量 D.荷質(zhì)比【解析】在復(fù)合場(chǎng)中受到電場(chǎng)和洛倫茲力平衡，即Eq=Bqv，可以判斷，它們有相同的速度，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中有相同的半徑r，則根據(jù)r=mv/Bq可以判斷，它們有相同的比荷.【答案】A、D二、非選擇題(共52分)9(14分)如圖所示，半徑為R的光滑絕緣環(huán)豎直置于彼此正交的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，今有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的空心小球穿在環(huán)上，已知小球所受電場(chǎng)力和重力大小相等，則當(dāng)小球由靜止開(kāi)始從環(huán)頂M下滑到與圓心等高的N點(diǎn)時(shí)，小球給環(huán)的壓力大小為多少？【解析】設(shè)環(huán)滑到N點(diǎn)時(shí)速度為v，由動(dòng)能定理有mg

9、RqERmv20，而qEmg，v.環(huán)在N點(diǎn)時(shí)，設(shè)環(huán)受到壓力為FN，則有FNqEqvBm，F(xiàn)NqEqvBm5mg2qB.【答案】5mg2qB10(18分)如圖所示，在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一足夠長(zhǎng)的絕緣直棒，棒上套著一個(gè)帶正電的小球，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，方向水平向右；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里小球質(zhì)量為m，帶電荷量為q，小球沿水平棒滑動(dòng)時(shí)摩擦因數(shù)為.小球剛開(kāi)始向右滑動(dòng)后，求：(1)當(dāng)小球的速度達(dá)到何值時(shí)它的加速度最大，加速度的最大值是多少(2)小球速度的最大值【解析】帶電的小球在電場(chǎng)力作用下向右滑動(dòng)后，洛倫茲力隨之產(chǎn)生，并且隨著小球速度的增大而增大開(kāi)始時(shí)，mg>qvB，小

10、球受到向左的滑動(dòng)摩擦力Ff；當(dāng)mgqvB，即v時(shí)，F(xiàn)f0，此時(shí)加速度最大，最大值am；當(dāng)小球繼續(xù)加速滑動(dòng)時(shí)，mg<qvB，向左的滑動(dòng)摩擦力Ff再次產(chǎn)生；當(dāng)qE(qvBmg)時(shí)，小球的速度最大，最大值為vm.此后，小球?qū)⒁詖m向右做勻速運(yùn)動(dòng)【答案】(1)v，am(2)vm11（20分）有一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在直角坐標(biāo)系的第三、四象限內(nèi)，有一勻強(qiáng)電場(chǎng)分布在第二、三、四象限內(nèi)；第一象限內(nèi)無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng).一質(zhì)量為m,電荷量為+q的帶電油滴，從y軸上的M點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)N點(diǎn)進(jìn)入第四象限后，恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，油滴經(jīng)x軸上的N點(diǎn)和P點(diǎn)最后又回到M點(diǎn)，設(shè)OM=L，ON=2L.求：（1）電場(chǎng)強(qiáng)度E

11、的大小和方向；（2）油滴到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向；（3）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向；（4）油滴從M點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)N、P點(diǎn)最后又回到M點(diǎn)所用的時(shí)間.【解析】（1）由于油滴進(jìn)入第四象限恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明電場(chǎng)力F與重力G平衡，F(xiàn)方向豎直向上mg=Eq，E=mg/q.電場(chǎng)強(qiáng)度方向與電場(chǎng)力方向相同，豎直向上.（2）油滴在第一象限做平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向速度v1=gt=g=，水平初速度v0=2L/=，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度v=2,方向與水平方向成45°.（3）由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外.油滴在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，設(shè)半徑為R，由幾何關(guān)系知帶電粒子過(guò)P點(diǎn)的速度方向與x軸成45°角，則OP=OM=L，R=3L/.又由牛頓第二定律得：qvB=mv2/R，解得B