2011高三物理一輪復(fù)習(xí) 11.4 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)題

1、(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！)1(2009年高考北京理綜)如右圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(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O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O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O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O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【解析】由左手定則判定帶電粒子a所受洛倫茲力的方向，可知最初時(shí)刻粒子所受洛倫茲力與電場(chǎng)力方向相反，若

2、qEqvB，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的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(shuō)明qEqvB，OO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，故選C.【答案】C.2不計(jì)重力的負(fù)粒子能夠在如右圖所示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速直線穿過(guò)設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的兩極板間電壓為U，距離為d，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，粒子電荷量為q，進(jìn)入速度為v，以下說(shuō)法正確的是()A若同時(shí)增大U和B，其他條件不變，則粒子一定能夠直線穿過(guò)B若同時(shí)減小d和增大v，其他條件不

3、變，則粒子可能直線穿過(guò)C若粒子向下偏能夠飛出極板間，則粒子動(dòng)能一定減小D若粒子向下偏能夠飛出極板間，則粒子的動(dòng)能有可能不變【解析】粒子能夠直線穿過(guò)則有qqvB，即v，若U、B增大的倍數(shù)不同，粒子不能沿直線穿過(guò)，A項(xiàng)錯(cuò)，同理B項(xiàng)正確；粒子向下偏，電場(chǎng)力做負(fù)功，又W洛0，所以Ek0，C項(xiàng)正確【答案】BC3如右圖所示，實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，電場(chǎng)線與水平方向成角，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運(yùn)動(dòng)，l與水平方向成角，且，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)

4、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，合外力一般也變化【答案】A4如右圖所示，帶電平行金屬板相互正對(duì)水平放置，兩板間存在著水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶電液滴a沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，在它正前方有一個(gè)靜止在絕緣支架上不帶電的液滴b.帶電液滴a與液滴b發(fā)生正碰，在極短的時(shí)間內(nèi)復(fù)合在一起形成帶電液滴c，若不計(jì)支架對(duì)液滴c沿水平方向的作用力，則液滴離開(kāi)支架后()A一定做曲線運(yùn)動(dòng)B可能做直線運(yùn)動(dòng)C可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D電場(chǎng)力對(duì)它做正功【解析】根據(jù)題意可知液滴a受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力處于平衡狀態(tài)，由電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向可知，液滴一定帶正電帶電液滴a與液滴b發(fā)生

5、正碰形成帶電液滴c后向下的重力增大而向上的洛倫茲力減小，且電場(chǎng)力大小不變，所以合力應(yīng)向下，所以液滴c離開(kāi)支架后向下偏轉(zhuǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)只有A項(xiàng)正確【答案】A5如右圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向(垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一粒子在電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用下，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為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)重力，則以下說(shuō)法不正確的是()A該粒子必帶正電BA、B兩點(diǎn)位于同一高度C粒子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度最大D粒子達(dá)到B點(diǎn)后將沿原路返回A點(diǎn)【解析】在不計(jì)重力情況下，粒子從A點(diǎn)靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明粒子受向下的電場(chǎng)力，帶正電，選項(xiàng)A正確整個(gè)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，而A、B兩

6、點(diǎn)粒子速度都為零，所以A、B在同一等勢(shì)面上，選項(xiàng)B正確運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)粒子在電場(chǎng)力方向上發(fā)生的位移最大，電場(chǎng)力做功最多，粒子速度最大，選項(xiàng)C正確粒子從B點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受向右的洛倫茲力，將向右偏，故選項(xiàng)D錯(cuò)【答案】D6回旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子的裝置，如右圖所示，它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，在兩盒間的窄縫中形成交變電場(chǎng)，使帶電粒子每次通過(guò)窄縫都得到加速兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過(guò)特殊裝置被引出如果用同一回旋加速器分別加速氚核(H)和粒子(He)，比較它們所加

7、的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能的大小，下列說(shuō)法正確的是()A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能較大B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能較小C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能較小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能較大【解析】考查回旋加速器相關(guān)知識(shí)對(duì)于粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，由R可知，粒子最大動(dòng)能對(duì)應(yīng)最大回旋半徑，而最大半徑同為回旋加速器D型盒半徑，設(shè)為R0.則vm，Ekmmv.可見(jiàn)Ekm，所以，所以m、Ekm(D)<Ekm()，由T可知，T與成正比，故加速氚核的交流電源的周期較大，獲得的動(dòng)能較小，B正確【答案】B7電場(chǎng)強(qiáng)度為

8、E的勻強(qiáng)電場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)正交，復(fù)合場(chǎng)的水平寬度為d，豎直方向足夠長(zhǎng)，如右圖所示現(xiàn)有一束帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子以不相同的初速度v0沿電場(chǎng)方向射入場(chǎng)區(qū)，則那些能飛出場(chǎng)區(qū)的粒子的動(dòng)能增量Ek可能為()Adq(EB) B.CqEd D0【解析】帶電粒子可從左側(cè)飛出或從右側(cè)飛出場(chǎng)區(qū)，由于洛倫茲力不做功，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，所以從左側(cè)飛出時(shí)Ek0，從右側(cè)飛出時(shí)，EkEqd，選項(xiàng)C、D正確【答案】CD8真空中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體以速度v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)t0時(shí)刻物體在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零，電勢(shì)能也為零，那

9、么，下列說(shuō)法正確的是()A物體帶正電且逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能守恒，且機(jī)械能為Emv2C物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為EpmgRD物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為EpmgR【解析】質(zhì)量為m，帶電荷量為q的物體在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則重力等于電場(chǎng)力，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，據(jù)左手定則判定物體帶正電且逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中除重力做功外還有電場(chǎng)力做功，故機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體從軌跡最低點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)時(shí)間t上升的高度為hR，重力做的功為WmgR，重力勢(shì)能的增加量為EpmgR，選項(xiàng)C正確；同理選項(xiàng)D正確【答案】ACD9一帶

10、電粒子以初速度v0沿垂直于電場(chǎng)線和磁感線的方向，先后穿過(guò)寬度相同且緊鄰在一起的有明顯邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)為E)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度B)，如圖甲所示電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子做功為W1，粒子穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1；若把電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交疊加，如圖乙所示，該粒子仍以初速度v0穿過(guò)疊加場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子做功為W2，粒子穿出場(chǎng)區(qū)時(shí)的速度為v2，比較W1和W2、v1和v2的大小(v0E/B，不計(jì)重力)()AW1W2，v1v2BW1W2，v1v2CW1W2，v1v2 DW1W2，v1v2【解析】由于v0E/B，電場(chǎng)力洛倫茲力，則第一種情況下，粒子沿電場(chǎng)方向的位移較大，電場(chǎng)力做功較多，出射速度較大，A對(duì)【答案】A1

11、0如右圖所示，電容器兩極板相距為d，兩板間電壓為U，極板間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.一束電荷量相同的帶正電粒子從圖示方向射入電容器，沿直線通過(guò)電容器后進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，結(jié)果分別打在a、b兩點(diǎn)，兩點(diǎn)間距離為R.設(shè)粒子所帶電荷量為q，且不計(jì)粒子所受重力求：打在a、b兩點(diǎn)的粒子質(zhì)量之差m.【解析】設(shè)打在a點(diǎn)的帶電粒子質(zhì)量為m1，打在b點(diǎn)的帶電粒子質(zhì)量為m2，打在a點(diǎn)的帶電粒子在電容器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)qvB1打在a點(diǎn)的帶電粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)qvB2m1解得：m1同理解得：m22(R1R2)Rmm1m2.【答案】11(2009年高考寧夏理綜)如右圖所示，

12、在第一象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與紙面垂直一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場(chǎng)，在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場(chǎng)，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開(kāi)磁場(chǎng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸交于M點(diǎn)已知OPl，OQ2l.不計(jì)重力求：(1)M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離；(2)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用的時(shí)間【解析】(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度的大小為a，在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度為v0，粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為t1，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為，則at1v0其中x02l，y0l.又有ta