2022高考物理拉分題59專項(xiàng)訓(xùn)練

PAGE1-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．(2013·龍巖檢測(cè))(單選)如圖1所示，空間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)的方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電油滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是 ()．圖1A．若僅撤去磁場(chǎng)，P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．若僅撤去電場(chǎng)，P可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．若給P一初速度，P不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．若給P一初速度，P可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析P處于靜止?fàn)顟B(tài)，帶負(fù)電荷，mg＝qE，若僅撤去磁場(chǎng)，P仍靜止，A錯(cuò)；僅撤去電場(chǎng)，P向下加速，同時(shí)受到洛倫茲力，將做復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；給P一初速度，垂直磁場(chǎng)方向，因mg＝qE，P只受洛倫茲力作用，將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)、D對(duì)．答案D2．(2013·重慶卷，5)(單選)如圖2所示，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b，內(nèi)有帶電量為q的某種自由運(yùn)動(dòng)電荷．導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢(shì)比下表面的低、由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為 ()．圖2A.eq\f(IB,|q|aU)，負(fù) B.eq\f(IB,|q|aU)，正C.eq\f(IB,|q|bU)，負(fù) D.eq\f(IB,|q|bU)，正解析由于上表面電勢(shì)低，根據(jù)左手定則判斷出自由運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù)電，排除B、D兩項(xiàng)．電荷穩(wěn)定時(shí)，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，|q|eq\f(U,a)＝|q|vB①由電流的微觀表達(dá)式知：I＝|q|nSv＝|q|nabv②由①②聯(lián)立，得n＝eq\f(IB,|q|bU)，故選項(xiàng)C正確．答案C3．(單選)速度相同的一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后分成甲、乙兩束，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示，其中S0A＝eq\f(2,3)S0C，則下列相關(guān)說法中正確的是 ()．圖3A．甲束粒子帶正電，乙束粒子帶負(fù)電B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷C．能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于eq\f(E,B2)D．若甲、乙兩束粒子的電荷量相等，則甲、乙兩束粒子的質(zhì)量比為3∶2解析由左手定則可判定甲束粒子帶負(fù)電，乙束粒子帶正電，A錯(cuò)；粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)滿足B2qv＝meq\f(v2,r)，即eq\f(q,m)＝eq\f(v,B2r)，由題意知r甲<r乙，所以甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷，B對(duì)；由qE＝B1qv知能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于eq\f(E,B1)，C錯(cuò)；由eq\f(q,m)＝eq\f(v,B2r)知eq\f(m甲,m乙)＝eq\f(r甲,r乙)，D錯(cuò)．答案B4．(2013·北京卷，22)如圖4所示，兩平行金屬板間距為d，電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．帶電量為＋q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場(chǎng)加速后射出，并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．忽略重力的影響，求：圖4(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小；(2)粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度v的大小；(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R.解析(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d).(2)根據(jù)動(dòng)能定理，有qU＝eq\f(1,2)mv2－0得v＝eq\r(\f(2qU,m)).(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，有qvB＝meq\f(v2,R)，得R＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q)).答案(1)eq\f(U,d)(2)eq\r(\f(2qU,m))(3)eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))5．如圖5所示，在xOy坐標(biāo)系中，x軸上N點(diǎn)到O點(diǎn)的距離是12cm，虛線NP與x軸負(fù)向的夾角是30°.第Ⅰ象限內(nèi)NP的上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，第Ⅳ象限有勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y軸正向．一質(zhì)量為m＝8×10－10kg，電荷量q＝1×10－4C帶正電粒子，從電場(chǎng)中M(12，－8)點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)電場(chǎng)加速后從N點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，又從y軸上圖5(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度v；(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E.解析(1)粒子在磁場(chǎng)中的軌跡如圖，由幾何關(guān)系，得粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R＝eq\f(2,3)×12cm＝0.08m①由qvB＝meq\f(v2,R)得v＝104m(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角為120°，則有t＝eq\f(120°,360°)×eq\f(2πm,qB)＝1.6×10－5s③(3)由qEd＝eq\f(1,2)mv2得E＝eq\f(mv2,2qd)＝5×103V/m④答案(1)104m/s(2)1.6×10－5s(3)5×106．(2013·無錫模擬)如圖6所示，一帶電粒子質(zhì)量為m＝2.0×10－11kg、電荷量q＝＋1.0×10－5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1＝100V的電場(chǎng)加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ＝60°，并接著沿半徑方向進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角也為θ＝60°.已知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中金屬板長(zhǎng)L＝2eq\r(3)cm，圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑R＝10eq\r(3)cm，重力忽略不計(jì)．求：圖6(1)帶電粒子經(jīng)U1＝100V的電場(chǎng)加速后的速率；(2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E；(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。馕?1)帶電粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速度為v1，根據(jù)動(dòng)能定理：qU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)v1＝eq\r(\f(2U1q,m))＝1.0×104m/s(2)帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)．在水平方向粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)．水平方向：v1＝eq\f(L,t)帶電粒子在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a，出電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為v2，且v2＝at，a＝eq\f(Eq,m)由幾何關(guān)系tanθ＝eq\f(v2,v1)，E＝eq\f(mv\o\al(2,1)tanθ,qL)＝10000V/m(3)設(shè)帶電粒子進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，則v＝eq\f(v1,cosθ)＝2.0×104m/s由粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，入射速度方向過磁場(chǎng)區(qū)域圓心