高考一輪復(fù)習(xí)隨堂練習(xí)專(zhuān)題帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、專(zhuān)題帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)k隨堂檢測(cè)演練、I圖84一91 .如圖849所示，空間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B（方向垂直紙面向里）和一電荷量為+Q的點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，一帶電粒子一q（不計(jì)重力）以初速度vo從某處垂直于電場(chǎng)、磁場(chǎng)入射，初位置到點(diǎn)電荷+Q的距離為r,則粒子在電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是（）A.沿初速度V0方向的直線B.以點(diǎn)電荷+Q為圓心，以r為半徑，在紙面內(nèi)的圓C.初階段在紙面內(nèi)向右偏的曲線D.初階段在紙面內(nèi)向左偏的曲線解析：當(dāng)帶電粒子所受庫(kù)侖力和洛倫茲力的合力正好能提供其所需的向心力時(shí)，粒子便以點(diǎn)電荷+Q為圓心，以r為半徑，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；因?yàn)辄c(diǎn)電荷+Q周?chē)碾妶?chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以粒子不可

2、能做直線運(yùn)動(dòng).綜上所述粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能為B、C、D.答案：BCD圖8-4-102 .如圖8410所示，界面PQ與水平地面之間有一個(gè)正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和勻強(qiáng)電場(chǎng)E,在PQ上方有一個(gè)帶正電的小球A自O(shè)靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)到達(dá)地面.設(shè)空氣阻力不計(jì)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.在復(fù)合場(chǎng)中，小球做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B.在復(fù)合場(chǎng)中，小球下落過(guò)程中的電勢(shì)能減小C.小球從靜止開(kāi)始下落到水平地面時(shí)的動(dòng)能等于其電勢(shì)能和重力勢(shì)能的減少量總和D.若其他條件不變，僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，小球從原來(lái)位置下落到水平地面時(shí)的動(dòng)能不變解析：小球受到磁場(chǎng)力，不可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng).電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，由能量守恒知，C項(xiàng)正確.增

3、大磁感應(yīng)強(qiáng)度，會(huì)改變洛倫茲力，進(jìn)而改變落地點(diǎn)，電場(chǎng)力做功會(huì)不同，D項(xiàng)錯(cuò).答案：BCvt jt n t X x圖 84113 .如圖8-411所示，豎直平面xOy內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E=10N/C,在y0的區(qū)域內(nèi)還存在垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=T,一帶電量q=+0.2C、質(zhì)量mr0.4kg的小球由長(zhǎng)l=0.4m的細(xì)線懸掛于P點(diǎn)，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，現(xiàn)將小球拉至水平位置A無(wú)初速釋放，小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)P正下方的坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí)，懸線突然斷裂，此后小王又恰好能通過(guò)O點(diǎn)正下方的N點(diǎn).(g=10m/s2)求：(1)小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)懸線斷裂前瞬間拉力的大小；(3)

4、ON司的距離.12解析：(1)小球從A運(yùn)動(dòng)O的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理：/mV=mglqEl則得小球在O點(diǎn)速度為：v=2l g-qE =2 m/s.m(2)小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)繩子斷裂前瞬間，對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律:2vF向=FtmgnF洛=mj-F洛=BvqD由、得：Ft= mg Bvq+2 mv 丁N.(3)繩斷后，小球水平方向加速度ax =自=5 m/s2 m m小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至N點(diǎn)所用時(shí)間t = = s axON間距離h=2gt2=3.2m.答案：(1)2 m/s(2) N (3)3.2 mJf圖8-4-124.如圖8412所示，平行于直角坐標(biāo)系y軸的PQ是用特殊材料制成的，只能讓垂直打到PQ界

5、面上的電子通過(guò).其左側(cè)有一直角三角形區(qū)域，分布著方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)有豎直向上場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng).現(xiàn)有速率不同的電子在紙面上從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿不同方向射到三角形區(qū)域，不考慮電子間的相互作用.已知電子的電量為e,質(zhì)量為m在OAC3,OAa,9=60.求：(1)能通過(guò)PQ界面的電子所具有的最大速度是多少;(2)在PQ右側(cè)x軸上什么范圍內(nèi)能接收到電子.2v解析：(1)要使電子能通過(guò)PQ界面，電子飛出磁場(chǎng)的速度萬(wàn)向必須水平向右，由Bev=嚇可知，r越大v越大，從C點(diǎn)水平飛出的電子，運(yùn)動(dòng)半徑最大，對(duì)應(yīng)的速度最大，即r=2a時(shí)，電子的速度最大由 Bevn= m2a ,得:2Bea

6、Vm=.m(2)粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，據(jù)x=vt得：Xmax= 2Ba由此可知：PQ界面的右側(cè)X軸上能接收電子的范圍是3a,3a+ 2Ba本題屬于復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題，考查帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，需要同學(xué)們解題時(shí)能夠正確地畫(huà)出帶電粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡.答案：(1)2Beam(2)出a，ma+zBaymi5.仁強(qiáng)減場(chǎng)偏轉(zhuǎn) 電場(chǎng)師通電場(chǎng) + +圖8413(2009重慶，25)如圖8413所示，離子源A產(chǎn)生的初速度為零、帶電荷量均為e、質(zhì)量不同的正離子被電壓為U)的加速電場(chǎng)加速后勻速通過(guò)準(zhǔn)直管，垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)后通過(guò)極板HM上的小孔S離開(kāi)電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段勻速

7、直線運(yùn)動(dòng)，垂直于邊界MNS入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知HO=d,HS=2d,/MNQ90。.(忽略離子所受重力)(1)求偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E0的大小以及HMKmN勺夾角6;(2)求質(zhì)量為4m的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；(3)若質(zhì)量為4m的離子垂直打在NQ勺中點(diǎn)S處，質(zhì)量為16m的離子打在S處，S和S2之間的距離以及能打在NQ上的正離子的質(zhì)量范圍.eU0=；mV0F=eE）=ma解析：（1）由2d=V1t,12d=2ati得 E=U/d,Vi 一一彳，佝6 =45 atv = yjv： + v j =(2)由v2evB= mR:v1+(at)2得R= 2(3)將4m和16m入R,彳導(dǎo)R、R,由

8、 AS=寸/一(RR)2-R,將 R、R代入得 AS= 4(、/31)由 R 2=(2R)2+(R R)2,得 R =2R15由2RF2R,得 mm25m答案：(1)45mU4( J3-1) e可mmB,則下列說(shuō)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(chǎng)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(chǎng)復(fù)合區(qū)域粒子一般不會(huì)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，因速度變化洛倫茲力變化，合外力一般變化.圖84152 .如圖8-4-15所示，光滑絕緣桿固定在水平位置上，使其兩端分別帶上等量同種正電荷Q、Q2,桿上套著一帶正電小球，整個(gè)裝置處在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，

9、將靠近右端的小球從靜止開(kāi)始釋放，在小球從右到左的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.小球受到的洛倫茲力大小變化，但方向不變B.小球受到的洛倫茲力將不斷增大C.小球的加速度先減小后增大D.小球的電勢(shì)能一直減小解析：Q、Q2連線上中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，從中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度增大且方向都指向中點(diǎn)，故小球所受電場(chǎng)力指向中點(diǎn).小球從右向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的加速度先減小后增大，C正確.速度先增大后減小，洛倫茲力大小變化，由左手定則知，洛倫茲力方向不變，故A正確，B錯(cuò)誤.小球的電勢(shì)能先減小后增大，D錯(cuò)誤.答案：AC圖8-4-163 .如圖8-4-16所示.有一混合正離子束先后通過(guò)正交電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域I和勻強(qiáng)磁場(chǎng)

10、區(qū)域n,如果這束正離子束在區(qū)域I中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域n后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，則說(shuō)明這些正離子具有相同的（）A.速度B.質(zhì)量C.電荷D.比荷解析：設(shè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E,由于粒子在區(qū)域I里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則Eq=Bqv,彳導(dǎo)v=5；當(dāng)粒EmBi子進(jìn)入?yún)^(qū)域n時(shí)，偏轉(zhuǎn)半徑又相同，所以心函=麗，故選項(xiàng)Ad正確.答案：AD/曲施1圖8-4-174 .（2009遼寧、寧夏理綜，16）醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度.電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的.使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖8417所示.由于血液

11、中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差.在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零.在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0mm血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160V,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為T(mén).則血流速度的近).2.7 m/s , a 正、b 負(fù).2.7 m/s , a 負(fù)、b 正似值和電極a、b的正負(fù)為（A.1.3m/s,a正、b負(fù)BC.1.3m/s,a負(fù)、b正D解析：根據(jù)左手定則，可知a正b負(fù)，所以C、D兩項(xiàng)錯(cuò)；因?yàn)殡x子在場(chǎng)中所受合力為零,U-UBqv=dgR(2)6 mg (3)3F(mg qE)圖 84229 .在

12、坐標(biāo)系xOy中，有三個(gè)靠在一起的等大的圓形區(qū)域，分別存在著方向如圖8-4-22所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B=T,磁場(chǎng)區(qū)域半徑=竽m,三個(gè)圓心A、BC構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，B、C點(diǎn)都在x軸上，且y軸與圓形圓域C相切，圓形區(qū)域A內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里，圓形區(qū)域B、C內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向外.在直角坐標(biāo)系的第I、IV象限內(nèi)分布著場(chǎng)強(qiáng)E=x105N/C的豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有質(zhì)量m=X1026kg,帶電荷量q=x10T9C的某種負(fù)離子，從圓形磁場(chǎng)區(qū)域A的左側(cè)邊緣以水平速度v=106m/s沿正對(duì)圓心A的方向垂直磁場(chǎng)射入，求：(1)該離子通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域所用的時(shí)間.(2)離子離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的出射點(diǎn)偏離最初入射方向

13、的側(cè)移為多大(側(cè)移指垂直初速度方向上移動(dòng)的距離)(3)若在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)豎直放置一擋板MN欲使離子打到擋板MNh時(shí)偏離最初入射方向的側(cè)移為零，則擋板MNS放在何處勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向如何解析：(1)離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在A、C兩區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡是對(duì)稱(chēng)的，如圖所示,2設(shè)離子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén),由牛頓第二定律得：qvB=mR2tiR,口mv27tm又丁=v，解彳可：R=而T=一qB將已知量代入得：R=2m設(shè)0為離子在區(qū)域A中的運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)圓心角的一半，由幾何關(guān)系可知離子在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心恰好在B點(diǎn)，則：tan9=R=3，9=30則離子通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域所用的時(shí)間為：t=T=x

14、106s.3(2)由對(duì)稱(chēng)性可知：離子從原點(diǎn)O處水平射出磁場(chǎng)區(qū)域，由圖可知側(cè)移為d=2rsin20=m.(3)欲使離子打到擋板MNk時(shí)偏離最初入射方向的側(cè)移為零，則離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場(chǎng)力方向應(yīng)向上，所以勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向向下離子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，加速度大小為：a=Ec/m=x1011m/s2,沿y方向的位移為：y=；at2=d沿x方向的位移為：x=vt,解得：x=2J2m所以MNZ放在距y軸272m的位置.答案：(1)X106s(2)2m(3)距y軸20)的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動(dòng)，恰好通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，過(guò)N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限，并在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(已知重力加速度為g).(1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量；(2) P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)O至少多高；(3)若該小球以滿足(2)中0呢小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限，通過(guò)N點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t=2、JR小球距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離s為多遠(yuǎn)解析：(1)小球進(jìn)入第一象限正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明重力與電場(chǎng)力平衡，qE=m(gD得口=詈小球帶正電.(2)小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v、軌道半徑為r.2v有：qvB=m2小球恰能通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)并沿軌道運(yùn)動(dòng)，有：mg=mR