2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第9章磁場練案27帶電粒子在復(fù)合場中的運動新人教版.docx

練案27帶電粒子在復(fù)合場中的運動一、選擇題(本題共8小題，15題為單選，68題為多選)1(2018四川省資陽市12月月考)如圖所示，長均為d的兩正對平行金屬板MN、PQ水平放置，板間距離為2d，板間有正交的勻強電場和勻強磁場，一帶電粒子從MP的中點O垂直于電場和磁場方向以v0射入，恰沿直線從NQ的中點A射出；若撤去電場，則粒子從M點射出(粒子重力不計)。以下說法正確的是(C)A該粒子帶負(fù)電B該粒子帶正電、負(fù)電均可C若撤去磁場，則粒子射出時的速度大小為v0D若撤去磁場，則粒子射出時的速度大小為2v0解析若撤去電場，則粒子從M點射出(粒子重力不計)。據(jù)左手定則，粒子帶正電，故AB兩項均錯誤；若撤去電場，則粒子從M點射出(粒子重力不計)qv0B，r，解得B，有正交的勻強電場和勻強磁場時，帶電粒子從MP的中點O垂直于電場和磁場方向以v0射入，恰沿直線從NQ的中點A射出qEqv0B可得Ev0B，若撤去磁場dv0t，vyt2v0，所以粒子射出時的速度vv0，綜上C正確，D錯誤。2(2018湖南省衡陽八中高三實驗班質(zhì)檢)一個用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，兩盒分別與交流電源相連，高頻交流電周期為T，下列說法正確的是(A)A質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大B質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大C只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D不需要改變?nèi)魏瘟?，這個裝置也能用于加速粒子解析A由qvB得v，當(dāng)rR時，v最大，v，由此可以知道質(zhì)子的最大速度隨B、R的增大而增大，故A正確；B由qvB得v，當(dāng)rR時，v最大，v，由此可以知道質(zhì)子的最大速度只與粒子本身的荷質(zhì)比，加速器半徑和磁場大小有關(guān)，與加速電壓無關(guān)，故B錯誤；C考慮到狹義相對論，任何物體速度不可能超過光速，故C錯誤；D此加速器加速電場周期T，加速粒子時T，兩個周期不同，不能加速粒子，故D錯誤。3(2018河南省南陽市高三上學(xué)期第五次月考)如圖所示，、是豎直平面內(nèi)三個相同的半圓形光滑軌道，K為軌道最低點，處于勻強磁場中，和處于勻強電場中，三個完全相同的帶正電小球a、b、c從軌道最高點自由下滑至第一次到達(dá)最低點K的過程中，下列說法正確的是(A)A在K處球a速度最大B在K處球b對軌道壓力最大C球b需要的時間最長D球c機械能損失最多解析對a小球受力分析可知，F(xiàn)aqvBmgm，所以FamgqvB；對b球受力分析可得，F(xiàn)bmgm，所以Fbmgm；對c球受力分析可知Fcmgm，所以Fcmgm；由于a球在磁場中運動，磁場力對小球不做功，整個過程中小球的機械能守恒；b球受到的電場力對小球做負(fù)功，到達(dá)最低點時的速度的大小最小，所以b球的運動的時間也長，所以A錯誤C正確；c球受到的電場力對小球做正功，到達(dá)最低點時球的速度大小最大，所以c球的機械能增加，c球?qū)壍缐毫ψ畲螅訠錯誤，D錯誤。4(2018河北省巨鹿縣高三上學(xué)期期中試題)如圖所示，a、b為豎直正對放置的平行金屬板構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)電場，其中板帶正電，兩板間的電壓為U，在金屬板下方存在一有界的勻強磁場，磁場的上邊界為與兩金屬板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁場范圍足夠大，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，一帶正電粒子以速度v0從兩板中間位置與a、b平行方向射入偏轉(zhuǎn)電場，不計粒子重力，粒子通過偏轉(zhuǎn)電場后從PQ邊界上的M點進(jìn)入磁場，運動一段時間后又從PQ邊界上的N點射出磁場，設(shè)M、N兩點距離為(M、N點圖中未畫出)，從N點射出的速度為，則以下說法中正確的是(D)A只增大帶電粒子的比荷大小，則減小B只增大偏轉(zhuǎn)電場的電壓U的大小，則減小C只減小初速度v0的大小，則不變D只減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓U的大小，則不變解析粒子在電場中，水平方向vxt；豎直方向Lv0t，vyv0；v，解得v，則只增大帶電粒子的比荷大小，則v增大，選項A錯誤；只增大偏轉(zhuǎn)電場的電壓U的大小，則E變大，v變大，選項B錯誤；減小初速度v0的大小，則導(dǎo)致進(jìn)入磁場的速度減小，由半徑公式R可知，導(dǎo)致半徑減小，則x也減小，故C錯誤；減小偏轉(zhuǎn)電場的電壓U的大小，設(shè)速度與磁場邊界的夾角為，則由半徑公式R，結(jié)合幾何關(guān)系，可得：x2Rsin，則會導(dǎo)致x不變，故D正確；故選D。5(2018河南省鄭州市月考)物理學(xué)家霍爾于1879年在實驗中發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電流垂直于磁場通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料左右兩個端面時，在材料的上下兩個端面之間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生這種效應(yīng)的元件叫霍爾元件，在現(xiàn)代技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。如圖為霍爾元件的原理示意圖，其霍爾電壓U與電流I和磁感應(yīng)強度B的關(guān)系可用公式UHkH表示，其中kH叫該元件的霍爾系數(shù)。根據(jù)你所學(xué)過的物理知識，判斷下列說法正確的是(D)A霍爾元件上表面電勢一定高于下表面電勢B公式中的d指元件上下表面間的距離C霍爾系數(shù)kH是一個沒有單位的常數(shù)D霍爾系數(shù)kH的單位是m3s1A1解析若霍爾元件為電子導(dǎo)體，應(yīng)用左手定則可知電子向上偏，上表面電勢低，A錯誤；電荷勻速通過材料，有qqvB，其中L為上下兩表面間距，又IneSvne(Ld)v，其中d為前后表面間距，聯(lián)立可得UH，其中d為前后表面之間的距離，n為材料單位體積內(nèi)的電荷數(shù)，e為電荷的電荷量，則B錯誤；由以上分析可知kH，可知kH單位為m3s1A1，C錯誤 ，D正確。6(2018山東省濟(jì)南外國語高三12月月考)如圖所示，空間存在水平向左的勻強電場E和垂直紙面向外的勻強磁場B，在豎直平面內(nèi)從a點沿ab、ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間的相互作用，兩小球所帶電荷量始終不變，關(guān)于小球的運動，下列說法正確的是(AB)A沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運動B若沿ab運動的小球做直線運動，則該小球帶正電，且一定是勻速運動C若沿ac運動的小球做直線運動，則該小球帶負(fù)電，可能做勻加速運動D兩小球在運動過程中機械能均保持不變解析沿ab拋出的帶電小球，根據(jù)左手定則及正電荷的電場力的方向與電場強度方向相同可知，只有帶正電，才能平衡，而沿ac方向拋出的帶電小球，由上分析可知，小球帶負(fù)電時，才能做直線運動，因速度影響洛倫茲力大小，所以是直線運動，必然是勻速直線運動，故AB正確，C錯誤；在運動過程中，因電場力做功，導(dǎo)致小球的機械能不守恒，故D錯誤。7(2018湖北荊門檢測)如圖所示，絕緣光滑斜面與水平面成角，質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的小球從斜面上h高度處以初速度為v0沿著平行于斜面底邊MN方向射出，整個裝置處在平行斜面向上的勻強磁場中，如果斜面足夠大，且小球能夠沿斜面到達(dá)底邊MN。已知重力加速度為g，則下列判斷正確的是(BD)A勻強磁場磁感應(yīng)強度的取值范圍為0BB勻強磁場磁感應(yīng)強度的取值范圍為0BC小球在斜面上做變加速曲線運動D小球達(dá)到底邊MN的時間t解析對小球受力分析，受重力、支持力、洛倫茲力，根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力垂直斜面向上，即使速度變化，也不會影響小球受到的合力，小球做勻變速曲線運動，沿著斜面方向做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律，則小球的加速度a，再由運動學(xué)公式，小球到達(dá)底邊MN的時間t，故C項錯誤，D項正確；根據(jù)小球能夠沿斜面到達(dá)底邊MN，則小球受到的洛倫茲力0Fqv0Bmgcos；解得磁感應(yīng)強度的取值范圍為0B，故A項錯誤，B項正確。8(2018吉林省百校聯(lián)盟月考)如圖所示，虛線所圍矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場。某一粒子以最小速度v從ab邊的中點O處垂直于磁場射入，當(dāng)方向垂直于ab時，恰能從ab邊穿出。若在此矩形區(qū)域內(nèi)只存在豎直向下的勻強電場，使該粒子以原來的初速度在O處垂直于電場方向射入，通過該區(qū)域后從距d點l處穿出，已知此粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，其重力不計；ab邊長為2l，ad邊長為4l，則下列說法中正確的是(AD)A勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小與勻強電場的電場強度大小之比為B勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小與勻強電場的電場強度大小之比為C粒子穿過磁場和電場的時間之比D粒子穿過磁場和電場的時間之比解析當(dāng)帶電粒子恰能從ab邊穿出，則圓弧與ad相切，從幾何關(guān)系可得2Rl，qvBm，解得B，粒子在磁場中運動的時間t1；當(dāng)矩形區(qū)域內(nèi)只有電場時，因ad為4l，帶電粒子在電場中做類平拋運動，水平方向有3lvt，所以，t2，豎直方向有l(wèi)at2，由牛頓第二定律得a，解得E，所以，選項AD正確。二、非選擇題9(2018長春市普通高中監(jiān)測(一)如圖所示，在xOy平面的y軸左側(cè)存在沿y軸正方向的勻強電場，y軸右側(cè)區(qū)域I內(nèi)存在垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度大小為B1的勻強磁場，區(qū)域I、區(qū)域的寬度均為L，高度均為3L。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從坐標(biāo)為(2L，L)的A點以速度v0沿x軸正方向射出，恰好經(jīng)過坐標(biāo)為(0，(1)L)的C點射入?yún)^(qū)域I。粒子重力忽略不計。(1)求勻強電場的電場強度大小E；(2)求粒子離開區(qū)域時的位置坐標(biāo)；(3)要使粒子從區(qū)域的上邊界離開磁場，可在區(qū)域內(nèi)加垂直于紙面向里的勻強磁場。試確定磁感應(yīng)強度B的大小范圍，并說明粒子離開區(qū)域時的速度方向范圍。答案：(1)E(2)(L,0)(3)B速度方向與x軸正方向夾角在120到180之間解析(1)由題意可知，帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動，運動軌跡如答圖所示，則有2Lv0tLat2a聯(lián)立解得E(2)設(shè)帶電粒子在C點時沿y軸正方向的速度為vyvyat解得vyv0?？芍獀v0，即帶電粒子從C點離開時的速度方向與x軸正方向的夾角為45帶電粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域后做勻速圓周運動，軌跡如答圖所示，由qvB1解得RL由幾何關(guān)系知，帶電粒子離開區(qū)域時的位置坐標(biāo)為(L,0)(3)如答圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，帶電粒子從區(qū)域的上邊界離開磁場時的運動軌跡半徑滿足LrL由qvB解得B設(shè)帶電粒子離開區(qū)域時速度方向與x軸正方向夾角為，根據(jù)幾何關(guān)系可知12018010(2018山東濱州檢測)如圖，與水平面成37傾斜軌道AB，其延長線在C點與半圓軌道CD(軌道半徑R1m)相切，全部軌道為絕緣材料制成且位于豎直面內(nèi)。整個空間存在水平向左的勻強電場，MN的右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強磁場。一個質(zhì)量為0.4kg的帶電小球沿斜面下滑，至B點時速度為vBm/s，接著沿直線BC(此處無軌道)運動到達(dá)C處進(jìn)入半圓軌道，進(jìn)入時無動能損失，且剛好到達(dá)D點。(不計空氣阻力，g取10m/s2，cos370.8)求：(1)小球帶何種電荷。(2)小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功。(3)設(shè)小球從D點飛出時磁場消失，求小球離開D點后的運動軌跡與直線AC的交點到C點的距離。答案：(1)正電荷(2)27.6J(3)2.26m解析(1)小球從B運動到C做直線運動，受力如圖，電場力方向與電場強度方向相同，則