高考物理二輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)能力訓(xùn)練帶電粒子在組合場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、專(zhuān)題能力訓(xùn)練10帶電粒子在組合場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,16題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,78題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1.圖為“濾速器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板,其電容為C,板間距離為d,平行板內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。a、b板帶上電荷,可在平行板內(nèi)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng),且電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向互相垂直。一帶電粒子以速度v0經(jīng)小孔O進(jìn)入正交電磁場(chǎng)可沿直線OO運(yùn)動(dòng),由O射出,粒子所受重力不計(jì),則a板所帶電荷量情況是()A.

2、帶正電,其電荷量為CBv0dB.帶負(fù)電,其電荷量為Bdv0CC.帶正電,其電荷量為CBdv0D.帶負(fù)電,其電荷量為Bv0Cd2.1922年英國(guó)物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是()A.該束帶電粒子帶負(fù)電B.速度選擇器的P1極板帶負(fù)電C.在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,質(zhì)量越大D.在B2磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子,比荷qm越小3.如圖所示,一帶電塑料小球質(zhì)量為m,用絲線懸掛于O點(diǎn),并在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),最大擺角為60,水平磁場(chǎng)垂直于小球擺動(dòng)的平面。當(dāng)小球自左方擺到最低點(diǎn)時(shí),懸線上的張力恰為零,則小球自

3、右方最大擺角處擺到最低點(diǎn)時(shí)懸線上的張力為()A.0B.2mgC.4mgD.6mg4.(2017陜西西安模擬)如圖所示,虛線區(qū)域空間內(nèi)存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電磁復(fù)合場(chǎng),有一個(gè)帶正電小球(電荷量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度自由落下,那么帶電小球可能沿直線通過(guò)的是()A.B.C.D.5.如圖所示,一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相等的離子,經(jīng)過(guò)由正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的速度選擇器后,進(jìn)入另一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并分裂為A、B束,下列說(shuō)法正確的是()A.組成A、B束的離子都帶負(fù)電B.組成A、B束的離子質(zhì)量一定不同C.A束離子的比荷qm大于B束離子的比荷D.速

4、度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外6.(2016全國(guó)卷)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng),需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A.11B.12C.121D.1447.(2017河北衡水模擬)如圖所示,一對(duì)間距可變的平行金屬板C、D水平放置,兩板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。兩板通過(guò)滑動(dòng)變阻器與鉛蓄電池相連,這種鉛蓄電池能快速轉(zhuǎn)換到“逆變”狀態(tài),即外界電壓過(guò)低時(shí)

5、能向外界提供一定的供電電壓,當(dāng)外界電壓超過(guò)某一限定值時(shí)可轉(zhuǎn)換為充電狀態(tài)。閉合開(kāi)關(guān)S后,有一束不計(jì)重力的帶正電粒子從左側(cè)以一定的速度v0射入兩板間恰能做直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)對(duì)入射粒子或?qū)ρb置進(jìn)行調(diào)整,則下列有關(guān)描述正確的是()A.若僅將帶正電的粒子換成帶負(fù)電的粒子,也能直線通過(guò)B.若只增大兩板間距到一定程度,可使鉛蓄電池處于充電狀態(tài)C.若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向a端滑動(dòng),可提高C極板的電勢(shì)D.若只減小入射粒子的速度,可使鉛蓄電池處于充電狀態(tài)8.如圖所示,xOy平面的第一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),ON為處于y軸負(fù)方向的彈性絕緣薄擋板,長(zhǎng)度為 9 m,M點(diǎn)為x軸正方向上一

6、點(diǎn),OM=3 m?，F(xiàn)有一個(gè)比荷大小為qm=1.0 C/kg,可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電的小球(重力不計(jì)),從擋板下端N處小孔以不同的速度向x軸負(fù)方向射入磁場(chǎng),若與擋板相碰就以原速率彈回,且碰撞時(shí)間不計(jì),碰撞時(shí)電荷量不變,小球最后都能經(jīng)過(guò)M點(diǎn),則小球射入的速度大小可能是()A.3 m/sB.3.75 m/sC.4.5 m/sD.5 m/s二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(14分)在如圖所示的直角坐標(biāo)系中,有沿y軸正方向(豎直向上方向)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),現(xiàn)在坐標(biāo)原點(diǎn)O固定一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正點(diǎn)電荷微粒恰好能以y軸上的O1點(diǎn)為圓心在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

7、,角速度為,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。試求圓心O1的y坐標(biāo)。10.(15分)如圖所示,足夠長(zhǎng)、寬度l1=0.1 m、方向向左的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度E=70 V/m,電場(chǎng)左邊是足夠長(zhǎng)、寬度l2=0.2 m、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=210-3 T的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子電荷量q=+3.210-19 C,質(zhì)量m=6.410-27 kg,以v=4104 m/s的速度沿OO垂直射入磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場(chǎng),最后從電場(chǎng)右邊界射出。(粒子重力不計(jì))求:(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和時(shí)間;(2)帶電粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度大小。11.(15分)(2017天津理綜)平面直角坐標(biāo)系xOy中,第象限存在垂直于平

8、面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖所示。一帶負(fù)電的粒子從電場(chǎng)中的Q點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng),Q點(diǎn)到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開(kāi)電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng),最終從x軸上的P點(diǎn)射出磁場(chǎng),P點(diǎn)到y(tǒng)軸距離與Q點(diǎn)到y(tǒng)軸距離相等。不計(jì)粒子重力,求:(1)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向;(2)電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小之比。專(zhuān)題能力訓(xùn)練10帶電粒子在組合場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.C2.D3.C4.B5.C6.D7.AB8.ABD9.答案mgqB-m2解析微粒受力如圖所示,設(shè)帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R,圓心O1的縱坐標(biāo)為y,圓周上一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線和y軸夾角為,則tan

9、=Rymg=F電cosBqR-F電sin=m2R即得mgqRB-m2R=yR所以圓心O1的y坐標(biāo)y=mgqB-m2。10.答案(1)0.4 m5.210-6 s(2)3104 m/s解析(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有qvB=mv2RR=mvqB=6.410-2741043.210-19210-3m=0.4m。軌跡如圖所示:由l2=Rsin得=6又t=2T=m6qB=610-5s5.210-6s。(2)由動(dòng)能定理得12mv右2-12mv2=-Eql1v右=3104m/s。11.答案(1)2v0,與x軸正方向成45角斜向上(2)v02解析(1)在電場(chǎng)中,粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)Q點(diǎn)到x軸距離為l,到y(tǒng)軸距離為2l,粒子的加速度為a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,有2l=v0tl=12at2設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)沿y軸方向的分速度為vyvy=at設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為,有tan=vyv0聯(lián)立式得=45即粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸正方向成45角斜向上。設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度大小為v,由運(yùn)動(dòng)的合成有v=