2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十九）帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十九）帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、單項(xiàng)選擇題 1．(xx·福州質(zhì)檢)如圖1所示，在平行線MN、PQ之間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面的磁場(chǎng)(未畫出)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從左到右逐漸增大。一帶電微粒進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，由于受到空氣阻力作用，恰好能沿水平直線OO′通過該區(qū)域。帶電微粒所受的重力忽略不計(jì)，運(yùn)動(dòng)過程帶電量不變。下列判斷正確的是(　　) 圖1 A．微粒從左到右運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向向里 B．微粒從左到右運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向向外 C．微粒從右到左運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向向里 D．微粒從右到左運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向向外 2.如圖2所示，一電子束垂直于電場(chǎng)線與磁感

2、應(yīng)線方向入射后偏向A極板，為了使電子束沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是(　　) 圖2 A．將變阻器滑動(dòng)頭P向右滑動(dòng) B．將變阻器滑動(dòng)頭P向左滑動(dòng) C．將極板間距離適當(dāng)減小 D．將極板間距離適當(dāng)增大 3.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測(cè)通過動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖3所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血液一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的

3、合力為零。在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為(　　) 圖3 A．1.3 m/s，a正、b負(fù)　　 　B．2.7 m/s，a正、b負(fù) C．1.3 m/s，a負(fù)、b正 D．2.7 m/s，a負(fù)、b正 4. (xx·南京月考)如圖6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，

4、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(　　) 圖6 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 二、多項(xiàng)選擇題 5．(xx·鹽城測(cè)試)物體導(dǎo)電是由其中的自由電荷定向移動(dòng)引起的，這些可以移動(dòng)的自由電荷又叫載流子。金屬導(dǎo)體的載流子是自由電子，現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分為兩大類：一類是N型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類是P型半導(dǎo)體，它的載流子為“空穴”，相當(dāng)于帶正電的粒子，如果把某種材料制成的長方體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖8所示，且與前后側(cè)面垂

5、直，長方體中通有方向水平向右的電流，設(shè)長方體的上下表面M、N的電勢(shì)分別為φM和φN，則下列判斷中正確的是(　　) 圖8 A．如果是P型半導(dǎo)體，有φM>φN B．如果是N型半導(dǎo)體，有φM<φN C．如果是P型半導(dǎo)體，有φM<φN D．如果是金屬導(dǎo)體，有φM>φN 6.如圖9所示，兩平行、正對(duì)金屬板水平放置，使上面金屬板帶上一定量正電荷，下面金屬板帶上等量的負(fù)電荷，再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向從兩金屬板左端中央射入后向上偏轉(zhuǎn)。若帶電粒子所受重力可忽略不計(jì)，仍按上述方式將帶電粒子射入兩板間，為使其向下偏轉(zhuǎn)，下列措施中可能可行

6、的是(　　) 圖9 A．僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度 B．僅增大兩金屬板所帶的電荷量 C．僅減小粒子所帶電荷量 D．僅改變粒子的電性 7．(xx·鄭州質(zhì)檢)如圖10所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖像可能是圖11中的(　　) 圖10 圖11 三、非選擇題 8. (xx·蘭州模擬)如圖14所示，第四象限內(nèi)有互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，E的大小為1.5×103 V/m，B1大小為0.5 T；第一象限的某個(gè)矩

7、形區(qū)域內(nèi)，有方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的下邊界與x軸重合。一質(zhì)量m＝1×10－14 kg，電荷量q＝2×10－10 C的帶正電微粒以某一速度v沿與y軸正方向或60°角的M點(diǎn)射入，沿直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)P點(diǎn)后即進(jìn)入處于第一象限內(nèi)的磁場(chǎng)B2區(qū)域。一段時(shí)間后，微粒經(jīng)過y軸上的N點(diǎn)并沿與y軸正方向成60°角的方向飛出。M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，－10)，N點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,30)，不計(jì)微粒重力，g取10 m/s2。則求： 圖14 (1)微粒運(yùn)動(dòng)速度v的大??； (2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的大小； (3)B2磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積。 答 案 1．選B　由微粒恰好能沿水平直線OO′通過該區(qū)域說明洛倫茲力q

8、vB與電場(chǎng)力qE平衡，微粒受到空氣阻力作用，速度逐漸減小，沿運(yùn)動(dòng)方向磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度必須逐漸增大。因此微粒從左到右運(yùn)動(dòng)；磁場(chǎng)方向向外，選項(xiàng)B正確。 2．選D　電子入射極板后，偏向A板，說明Eq>Bvq，由E＝可知，減小場(chǎng)強(qiáng)E的方法有增大板間距離和減小板間電壓，故C錯(cuò)誤，D正確；而移動(dòng)滑動(dòng)頭P并不能改變板間電壓，故A、B均錯(cuò)誤。 3．選A　由于正負(fù)離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，利用左手定則可以判斷：a電極帶正電，b電極帶負(fù)電。血液流動(dòng)速度可根據(jù)離子所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力為0，即qvB＝qE得v＝＝≈1.3 m/s?！? 4．選C　a粒子要在電場(chǎng)、磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒

9、子一定沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故對(duì)粒子a有：Bqv＝Eq，即只要滿足E＝Bv無論粒子帶正電還是負(fù)電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場(chǎng)區(qū)；當(dāng)撤去磁場(chǎng)只保留電場(chǎng)時(shí)，粒子b由于電性不確定，故無法判斷從O′點(diǎn)的上方還是下方穿出，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；粒子b在穿過電場(chǎng)區(qū)的過程中必然受到電場(chǎng)力的作用而做類平拋運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．選CD　如果是P型半導(dǎo)體，由左手定則可知，“空穴”向下表面N偏轉(zhuǎn)，有φM<φN，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；如果是N型半導(dǎo)體，由左手定則可知，電子向下表面N偏轉(zhuǎn)，有φM>φN，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如果是金屬導(dǎo)體，導(dǎo)電定向移動(dòng)的是自由電子，由左手定則可知，

10、電子向下表面N偏轉(zhuǎn)，有φM>φN，選項(xiàng)D正確。 6．選ABD　帶電粒子在兩板之間受電場(chǎng)力與洛倫茲力，但兩者的大小不等，且方向不確定。若僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度，可能因?yàn)樗艿穆鍌惼澚ψ兇?，而使帶電粒子將向下偏轉(zhuǎn)，A正確；若僅增大兩金屬板所帶的電荷量，因兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，故帶電粒子可能向下偏轉(zhuǎn)，B正確；若僅減小粒子所帶的電荷量，則由于粒子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力以相同的倍數(shù)變化，故帶電粒子仍向上偏轉(zhuǎn)，C錯(cuò)誤；僅改變粒子的電性，則由于兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，帶電粒子將向下偏轉(zhuǎn)，D正確。 7．選AD　帶電圓環(huán)在磁場(chǎng)中受到向上的洛倫茲力，當(dāng)重力與洛倫茲力相等時(shí)，圓環(huán)將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A正確。當(dāng)

11、洛倫茲力大于重力時(shí)，圓環(huán)受到摩擦力的作用，并且隨著速度的減小而減小，圓環(huán)將做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D正確。如果重力大于洛倫茲力，圓環(huán)也受摩擦力作用， 且摩擦力越來越大，圓環(huán)將做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故B、C錯(cuò)誤。 8．解析：(1)帶正電微粒在電場(chǎng)和磁場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)，qE＝qvB1，解得v＝E/B1＝3×103 m/s。 (2)畫出微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R＝ m。 由qvB2＝mv2/R，解得B2＝3/4 T。 (3)由圖可知，磁場(chǎng)B2的最小區(qū)域應(yīng)該分布在圖示的矩形PACD內(nèi)，由幾何關(guān)系易得PD＝2Rsin 60°＝20 cm＝0.2 m，PA＝R(1－cos 60°)＝/30 m。 所以，所求磁場(chǎng)的最小面積為S＝PD·PA＝ m2。 答案：(1)3×103 m/s　(2) T (3) m2