【紅對(duì)勾】2013高考物理復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)25 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、PAGE PAGE 8用心 愛(ài)心 專(zhuān)心課時(shí)作業(yè)25帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(8864)圖11目前有一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖1所示，電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子所做的定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極M、N的正負(fù)為( )A.eq f(nebU,I)，M正、N

2、負(fù)B.eq f(neaU,I)，M正、N負(fù)C.eq f(nebU,I)，M負(fù)、N正 D.eq f(neaU,I)，M負(fù)、N正解析：由左手定則知，金屬中的電子在洛倫茲力的作用下將向前側(cè)面聚集，故M負(fù)、N正由F電F洛即eq f(U,a)eBev，InevSnevab，得Beq f(nebU,I).答案：C圖22如圖2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)

3、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，如果vB，f洛0，也可以做勻變速運(yùn)動(dòng)答案：A圖33在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m的帶正電小球，在該區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，關(guān)于場(chǎng)的分布情況可能的是()A該處電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向垂直B電場(chǎng)豎直向上，磁場(chǎng)垂直紙面向里C電場(chǎng)斜向里側(cè)上方，磁場(chǎng)斜向外側(cè)上方，均與v垂直D電場(chǎng)水平向右，磁場(chǎng)垂直紙面向里解析：帶電小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一定受重力和電場(chǎng)力，是否受洛倫茲力需具體分析A選項(xiàng)中若電場(chǎng)、磁場(chǎng)方向與速度方向垂直，則洛倫茲力與電場(chǎng)力垂直，如果與重力的合力為0就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)B選項(xiàng)中電場(chǎng)力、洛倫茲力都

4、向上，若與重力合力為0，也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)C選項(xiàng)中電場(chǎng)力斜向里側(cè)上方，洛倫茲力向外側(cè)下方，若與重力的合力為0，就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)D選項(xiàng)三個(gè)力的合力不可能為0，因此選項(xiàng)A、B、C正確答案：ABC圖44如圖4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Q1、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，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：Q1、Q2連線上中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零從中點(diǎn)向兩

5、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55(2009廣東高考)如圖5是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是()A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的

6、速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小解析：粒子先在電場(chǎng)中加速，進(jìn)入速度選擇器做勻速直線運(yùn)動(dòng)，最后進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在速度選擇器中受力平衡：EqqvB得vE/B，方向由左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，B、C正確進(jìn)入磁場(chǎng)后，洛倫茲力提供向心力，qvB0eq f(mv2,R)得，Req f(mv,qB0)，所以荷質(zhì)比不同的粒子偏轉(zhuǎn)半徑不一樣，所以，A對(duì)，D錯(cuò)答案：ABC6在真空中，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里三個(gè)油滴帶有等量同種電荷，其中a靜止，b向右勻速運(yùn)動(dòng)，c向左勻速運(yùn)動(dòng)，則它們的重力Ga、Gb、Gc的關(guān)系為()AGa最大 BGb最大CGc最

7、大 D不能確定解析：由a靜止有qEGa，故油滴帶負(fù)電；對(duì)b受力平衡有qEqvBGb；對(duì)c受力平衡有qEqvBGc.由此可知三個(gè)油滴的重力滿足GcGaGb，故選項(xiàng)C正確答案：C圖67如圖6所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒，在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)、水平指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以及重力的共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A該微粒帶負(fù)電，電荷量qeq f(mg,E)B若該微粒在運(yùn)動(dòng)中突然分成荷質(zhì)比相同的兩個(gè)粒子，分裂后只要速度不為零且速度方向仍與磁場(chǎng)方向垂直，它們均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C如果分裂后，它們的荷質(zhì)比相同，而速率不同，那么它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑一定不同圖7D只要一分裂，不論它們的荷質(zhì)比如何，它們

8、都不可能再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：帶電微粒在有電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力作用的區(qū)域能夠做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明重力必與電場(chǎng)力大小相等、方向相反，由于重力方向總是豎直向下，故微粒受電場(chǎng)力方向向上，從題圖中可知微粒帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確微粒分裂后只要荷質(zhì)比相同，所受電場(chǎng)力與重力一定平衡(選項(xiàng)A中的等式一定成立)，只要微粒的速度不為零，必可在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確、D錯(cuò)誤根據(jù)半徑公式req f(mv,qB)可知，在荷質(zhì)比相同的情況下，半徑只跟速率有關(guān)，速率不同，則半徑一定不同，選項(xiàng)C正確答案：ABC8目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)如圖7表示了它的原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在

9、場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表示數(shù)為I.那么板間電離氣體的電阻率為()A.eq f(S,d)(eq f(Bdv,I)R) B.eq f(S,d)(eq f(BLv,I)R)C.eq f(S,L)(eq f(Bdv,I)R) D.eq f(S,L)(eq f(BLv,I)R)解析：當(dāng)粒子受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，兩板電壓即為電動(dòng)勢(shì)，即qvBqeq f(U,d)，得UBdv.又I

10、eq f(U,Rr)，req f(d,S)由此可解得eq f(S,d)(eq f(Bdv,I)R)，故選項(xiàng)A正確答案：A二、計(jì)算題(31236)圖89如圖8所示，水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)E4 V/m，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2 T，質(zhì)量m1 g的帶正電的小物塊A，從M點(diǎn)沿絕緣粗糙的豎直壁無(wú)初速滑下，滑行0.8 m到N點(diǎn)時(shí)離開(kāi)豎直壁做曲線運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)時(shí)小物塊A瞬時(shí)受力平衡，此時(shí)速度與水平方向成45.若P與N的高度差為0.8 m，求：(1)A沿壁下滑過(guò)程中摩擦力所做的功；(2)P與N的水平距離解析：分清運(yùn)動(dòng)過(guò)程，應(yīng)用動(dòng)能定理列式求解(1)物體在N點(diǎn)時(shí)，墻對(duì)其彈力為零，水平方向EqqvB，所以veq f(

11、E,B)2 m/s，由MN過(guò)程據(jù)動(dòng)能定理：mgeq xto(MN)Wfeq f(1,2)mv20，所以Wf6103 J.圖9(2)設(shè)在P點(diǎn)速度為v其受力如圖9所示，所以Eqmg，qvBeq r(2)Eq，得v2eq r(2) m/s.設(shè)N、P水平距離x，豎直距離y，物體由NP過(guò)程電場(chǎng)力和重力做功，由動(dòng)能定理mgyEqxeq f(1,2)mv2eq f(1,2)mv2，得x0.6 m.答案：(1)6103 J(2)0.6 m圖1010.eq avs4al(2009遼寧/寧夏高考)如圖10所示，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

12、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，OQ2eq r(3)l.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：圖11(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，沿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軸正方向夾角為，則aeq f(qE,m)t1eq r(f(2y0,a)v0eq f(x0,t1)其中x02eq r(

13、3)l，y0l.又有taneq f(at1,v0)聯(lián)立式，得30因?yàn)镸、O、Q點(diǎn)在圓周上，MOQ90，所以MQ為直徑從圖中的幾何關(guān)系可知，R2eq r(3)lMO6l.(2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為v，從Q到M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有veq f(v0,cos)t2eq f(R,v)帶電粒子自P點(diǎn)出發(fā)到M點(diǎn)所用的時(shí)間t為tt1t2聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得teq blc(rc)(avs4alco1(f(r(3),2)1) eq r(f(2ml,qE).答案：(1)6l(2)eq blc(rc)(avs4alco1(f(r(3),2)1) eq r(f(2ml,qE)圖1211(2011四川理綜)如圖

14、12所示，正方形絕緣光滑水平臺(tái)面WXYZ邊長(zhǎng)l1.8 m，距地面h0.8 m平行板電容器的極板CD間距d0.1 m且垂直放置于臺(tái)面，C板位于邊界WX上，D板與邊界WZ相交處有一小孔電容器外的臺(tái)面區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)電荷量q51013C的微粒靜止于W處，在CD間加上恒定電壓U2.5 V，板間微粒經(jīng)電場(chǎng)加速后由D板所開(kāi)小孔進(jìn)入磁場(chǎng)(微粒始終不與極板接觸)，然后由XY邊界離開(kāi)臺(tái)面在微粒離開(kāi)臺(tái)面瞬時(shí)，靜止于X正下方水平地面上A點(diǎn)的滑塊獲得一水平速度，在微粒落地時(shí)恰好與之相遇假定微粒在真空中運(yùn)動(dòng)，極板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，滑塊視為質(zhì)點(diǎn)，滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，取g10

15、 m/s2.(1)求微粒在極板間所受電場(chǎng)力的大小并說(shuō)明兩板的極性；(2)求由XY邊界離開(kāi)臺(tái)面的微粒的質(zhì)量范圍；(3)若微粒質(zhì)量m011013 kg，求滑塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所獲得的速度解析：(1)微粒在極板間所受電場(chǎng)力大小為Feq f(qU,d)代入數(shù)據(jù)F1.251011 N由微粒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可判斷微粒帶正電荷，微粒由極板間電場(chǎng)加速，故C板為正極，D板為負(fù)極圖13(2)若微粒的質(zhì)量為m，剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，由動(dòng)能定理Uqeq f(1,2)mv2微粒在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，若圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R，有qvBmeq f(v2,R)微粒要從XY邊界離開(kāi)臺(tái)面，則圓周運(yùn)動(dòng)的邊緣軌跡如圖13所示，半徑的極小值與極大值分別為R1eq f(l,2)R2ld聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)，有811014 kgm2.891013 kg.(3)如圖14所示，微粒在臺(tái)面以速度v做以O(shè)點(diǎn)為圓心，R為半徑的圓周運(yùn)動(dòng)，從臺(tái)面邊緣P點(diǎn)沿與XY邊界成角飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)Q，水平位移s，下落時(shí)間t.設(shè)滑塊質(zhì)量為M，滑塊獲得速度v0后在t內(nèi)沿與平臺(tái)前側(cè)面成角方向，以加速度a做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到Q，經(jīng)過(guò)位移為k.由幾何關(guān)系，可得圖