高三物理二輪特色專項(xiàng)訓(xùn)練核心考點(diǎn)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、高三物理二輪特色專項(xiàng)訓(xùn)練核心考點(diǎn)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)核心考點(diǎn)10帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)I核心鏈接命題猜想1 .高考對(duì)本部分的考查，既有選擇題也有計(jì)算題，計(jì)算題常以壓軸題的形式出現(xiàn).在組合場(chǎng)中一般 物理情景都是帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)：在疊加場(chǎng)中帶電粒子一般受到 多個(gè)力的作用，涉及直線運(yùn)動(dòng)、類平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)等多個(gè)可能模型.2 .以速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器、電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)、磁流體發(fā)電機(jī)等為依托，考查本 部分知識(shí)在生產(chǎn)、科技中日勺實(shí)際應(yīng)用，備受高考命題日勺青睞.方法突破1 .解決帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，先要對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，

2、然后分別利用 類平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)口勺處理方法解決問題，抓住兩種運(yùn)動(dòng)銜接點(diǎn)的速度大小和方向就抓住了解題口勺關(guān) 鍵.2 .解決帶電粒子或帶電體在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，首先弄清疊加場(chǎng)日勺組成，再對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)受力分 析和運(yùn)動(dòng)分析，判斷其運(yùn)動(dòng)軌跡和性質(zhì)，然后選用相應(yīng)的物理規(guī)律列式求解.注意粒子在不同的疊加場(chǎng)區(qū) 域運(yùn)動(dòng)時(shí)，要分段進(jìn)行處理，通過場(chǎng)區(qū)分界線時(shí)的速度是問題口勺關(guān)鍵.3 .對(duì)聯(lián)系生產(chǎn)、現(xiàn)代科技應(yīng)用口勺實(shí)際問題，一是分清模型結(jié)構(gòu)；二是弄清工作原理和粒子運(yùn)動(dòng)過 程；三是對(duì)粒子進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析：四是選準(zhǔn)公式，恰當(dāng)?shù)乩霉δ荜P(guān)系列式求解.I強(qiáng)化訓(xùn)練x/l '、X、. X X . . X X X如圖所

3、示口勺空間中存在著正交日勺勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從A點(diǎn)沿AB、AC方向絕緣地拋出兩帶電小 球，關(guān)于小球口勺運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確口勺是（）A.從AB、AC拋出口勺小球都可能做直線運(yùn)動(dòng)B.只有沿AB拋出口勺小球才可能做直線運(yùn)動(dòng)C.做直線運(yùn)動(dòng)的小球帶正電，而且一定是做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.做直線運(yùn)動(dòng)的小球機(jī)械能守恒等離子體2. （2012 武漢部分學(xué)校聯(lián)考）磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電 能，如圖是它口勺示意圖.平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離口勺氣 體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓.如果把A、B和用電器連接，A、B

4、就 是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極.設(shè)A、B兩板間距為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,等離子體以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的 方向射入A、B兩板之間，則下列說法正確的是（）A. A是直流電源的正極B. B是直流電源的正極C.電源日勺電動(dòng)勢(shì)為BdvD.電源的電動(dòng)勢(shì)為qvB美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明日勺回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)日勺特點(diǎn)，能使 粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得高能量帶電粒子方面前進(jìn)了 一步.如圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖.其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C 板間，如圖所示，帶電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加

5、速后再進(jìn)入D形盒中的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).對(duì)于這種改進(jìn)后日勺回旋加速器，下列說法正確口勺是（）A.帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次B.帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2=P2P3C.加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D.加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化前表面4. （2012 爽陽調(diào)研）某制藥廠的污水處理站的管道中安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c,左、右兩端開口，在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方 向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前、后兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，當(dāng)含有大量正、負(fù)離子（其重力不 計(jì)）口勺污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，利用電壓表所顯示的兩個(gè)電極

6、間的電壓U,就可測(cè)出污水流 量Q （單位時(shí)間內(nèi)流出口勺污水體積）.則下列說法正確的是（）A.后表面的電勢(shì)一定高于前表面的電勢(shì)，與正、負(fù)哪種離子多少無關(guān)B.若污水中正、負(fù)離子數(shù)相同，則前、后表面的電勢(shì)差為零C.在一定范圍內(nèi)，流量Q越大，兩個(gè)電極間的電壓U越大D.污水中離子數(shù)越多，兩個(gè)電極間的電壓U越大5.在翻蓋手機(jī)中，經(jīng)常用霍爾元件來控制翻蓋時(shí)開啟或關(guān)閉運(yùn)行程序.如圖是霍爾元件示意圖，磁 場(chǎng)方向垂直于霍爾元件工作而，通入圖示方向的電流I, MN兩端會(huì)形成電勢(shì)差UMN，下列說法正確的是（ ）A.電勢(shì)差UMN僅與材料有關(guān)B.若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢(shì)差UMNX）C.僅增大M、N間口勺寬度，

7、電勢(shì)差UMN變大D.通過控制磁感應(yīng)強(qiáng)度可以改變電勢(shì)差UMN6.如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里日勺勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).一帶電粒子a （不計(jì)重力）以一定的初速度由左邊界的0點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的0'點(diǎn) （圖中未標(biāo)出）穿出.若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b （不計(jì)重力）仍以相同初速度由。點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b （）A.穿出位置一定在（T點(diǎn)下方B.穿出位置一定在O'點(diǎn)上方C.運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小D.在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小7. （2012 東城區(qū)檢測(cè)）如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)E方向豎直向下，水平勻強(qiáng)

8、磁場(chǎng)B垂直紙而向里，三 個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷.已知a靜止，b、c在紙而內(nèi)按圖示方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（軌跡未畫 出）.忽略三個(gè)油滴間日勺靜電力作用，比較三個(gè)油滴日勺質(zhì)量及b、c的運(yùn)動(dòng)情況，以下說法中正確口勺是（ ）A.三個(gè)油滴質(zhì)量相等，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)8. a的質(zhì)量最大，c的質(zhì)量最小，b、c都沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)9. b的質(zhì)量最大，a的質(zhì)量最小，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)D.三個(gè)油滴質(zhì)量相等，b沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，c沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)N8. （2012 江西八校聯(lián)考）如圖所示，在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙而向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一豎直足 夠長(zhǎng)固定絕緣桿MN，小球P套在桿上，已知PI向質(zhì)量為m,電

9、荷量為+q,電場(chǎng)強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B, P與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u,重力加速度為g.小球由靜止開始下滑直到穩(wěn)定的過程中（）A.小球日勺加速度一直減小B .小球日勺機(jī)械能和電勢(shì)能日勺總和保持不變2 u qE-mgC,下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是v= 2uqBD,下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是v=如圖所示，在平而直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，第I象限口勺等腰直角三角形MNP區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向 外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y<0的區(qū)域內(nèi)存在著沿y軸正方向日勺勻強(qiáng)電場(chǎng).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從電 場(chǎng)中日勺Q (-2h, h)點(diǎn)以速度vO水平向右射出，經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)0處射入第I象限

10、，最后以垂直于PNI為方向射出磁場(chǎng).已知MN平行于x軸，N點(diǎn)的坐標(biāo)為(2h,2h),不計(jì)粒子的重力.求:電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E：(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B：(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.10 .(原創(chuàng)題)如圖所示，xOy平而內(nèi)半徑為R曰勺圓0'與y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)0,在該圓形區(qū)域 內(nèi)，有與y軸平行向下口勺勾強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于圓面向外曰勺勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若只加勻強(qiáng)電場(chǎng)或只加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè) 帶負(fù)電日勺小球從原點(diǎn)0以一定的初速度沿x軸進(jìn)入圓形區(qū)域，小球恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若電場(chǎng)和磁場(chǎng)都 撤去，其他條件不變，該帶電小球穿過圓形區(qū)域的時(shí)間恰好為做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過圓形區(qū)域時(shí)間的一半， 重力加速度為g，求：(1)小

11、球日勺初速度：(2)電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度日勺比值；(3)若電場(chǎng)和磁場(chǎng)都存在，其他條件不變，那么，該帶電小球穿過圓形區(qū)域的時(shí)間.核心考點(diǎn)10帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)11 【解析】選BC.小球運(yùn)動(dòng)過程中受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力作用，注意小球做直線運(yùn)動(dòng)一定為勻 速直線運(yùn)動(dòng)；若小球帶正電沿AB才可能做直線運(yùn)動(dòng)：做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做正功，機(jī)械能增加，B、C正 確.12 【解析】選BC.等離子體噴入磁場(chǎng)，帶正電的粒子因受向下的洛倫茲力作用而向下偏轉(zhuǎn)，B是電源 的正極，則A錯(cuò)誤、B正確：當(dāng)帶電粒子以速度v做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，q = qvB,電源的電動(dòng)勢(shì)U=Bdv,則C正 確、D錯(cuò)誤.13 【解析】選C.由題圖可以

12、看出，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次，A錯(cuò)誤.由區(qū)二和2二皿一!、， 可知，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功都相同，動(dòng)能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子做圓周 運(yùn)動(dòng)日勺半徑增加量不相同，B錯(cuò)誤.由丫=可知，加速粒子的最大速度與D形盒日勺半徑R有關(guān)，C正確： 由圖可知，粒子每次都是從A板進(jìn)入電場(chǎng)加速，所以加速電場(chǎng)方向不需改變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.14 【解析】選AC.由左手定則可知，正、負(fù)離子從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，正離子向后表面偏轉(zhuǎn)，負(fù) 離子向前表而偏轉(zhuǎn)，故R正確、B錯(cuò)誤：在一定范圍內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得U=Bdv,因此流量Q越 大，離子運(yùn)動(dòng)速度越大，兩個(gè)電極間的電壓U也就越大，C正確，D錯(cuò)誤.1

13、5 【解析】選BCD.電流是電荷定向運(yùn)動(dòng)形成口勺，電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)由于受到洛倫茲力作用而發(fā)生偏 轉(zhuǎn)，在M、N間形成電壓，同時(shí)電荷又受到M、N間電壓形成口勺電場(chǎng)作用，當(dāng)口=33時(shí)，穩(wěn)定，d為霍 爾元件寬度，v為電荷定向移動(dòng)速度，與霍爾元件口勺材料有關(guān)，因此UMN與磁感應(yīng)強(qiáng)度、霍爾元件的材料 及形狀有關(guān)，故A錯(cuò)誤；由左手定則可知，若載流子是電子，則電子向N端偏移，UMN>0,故B正確；由 q=qvB可知，C、D正確.16 【解析】選C.由題意可知最初時(shí)刻粒子所受洛倫茲力與電場(chǎng)方向相反，若qErqvB,則洛倫茲力將 隨著粒子速度方向和大小的不斷改變而改變.粒子所受電場(chǎng)力qE和洛倫茲力qvB曰勺

14、合力不可能與速度方 向在同一直線上，而做直線運(yùn)動(dòng)，既然在復(fù)合場(chǎng)中粒子做直線運(yùn)動(dòng)，說明qE = qvB, 00'連線與電場(chǎng)線垂 直，當(dāng)撤去磁場(chǎng)時(shí)，粒子僅受電場(chǎng)力，做類平拋運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力一定做正功，電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，C正 確，D錯(cuò)誤；因不知帶電粒子的電性，故穿出位置可能在0,點(diǎn)上方，也可能在0,點(diǎn)下方，A、B錯(cuò)誤.17 【解析】選A.a靜止不動(dòng)，其合力為0,即mg-qE=0,則a帶負(fù)電荷，b、c在場(chǎng)中做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)，則其重力和電場(chǎng)力是一對(duì)平衡力，受到的洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由于兩油滴的電 性一樣，由左手定則可判斷，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，A正確，B、C、D錯(cuò)誤.18 【

15、解析】選CD.對(duì)小球受力分析如圖所示，則mg-U (Eq-qvB) =ma,隨著vH勺增加，小球加速 度先增加，當(dāng)Eq = qvB時(shí)達(dá)到最大值amax = g,繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，mg- u (qvB-Eq) =ma,隨著增加，a逐 漸減小，所以R錯(cuò)誤.因?yàn)橛心Σ亮ψ龉?，機(jī)械能與電勢(shì)能總和在減小，B錯(cuò)誤.若在前半段達(dá)到最大加 速度日勺一半，則mg一 口 (EqqvB) =m,得v=,若在后半段達(dá)到最大加速度日勺一半，則mgU (qvB -N19 【解析】(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程中，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及牛頓運(yùn)動(dòng) 定律得2h=v0th=a t2f qE=ma 解得E=.8/8(2)粒子到達(dá)0點(diǎn)時(shí)，沿y軸正方向日勺分速度vy =at = -=vO速度方向與X軸正方向的夾角a滿足tana = = L a=45°粒子從MP的中點(diǎn)垂直于MP進(jìn)入磁場(chǎng)，垂直于NP射出磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中的速度v=vO軌道半徑R=h由qvB=m得B=.(3)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=-=.【答案】(2)(3)20 .【解析】(1)若電場(chǎng)和磁場(chǎng)都撤去，由題意知小球做平拋運(yùn)動(dòng)，