2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運動練習(xí)

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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運動練習(xí) 1．(2017·高考全國卷Ⅰ)如圖，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里．三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動．下列選項正確的是(　　) A．ma＞mb＞mc　　　　　 B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma 解析：選B.該空間區(qū)域為勻強電場、勻強磁場和重力場的疊加場，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，可知

2、其重力與所受到的電場力平衡，洛倫茲力提供其做勻速圓周運動的向心力，有mag＝qE，解得ma＝.b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向上，可知mbg＝qE＋qvbB，解得mb＝＋.c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動，由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向下，可知mcg＋qvcB＝qE，解得mc＝－.綜上所述，可知mb>ma>mc，選項B正確． 2. 如圖所示，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b，內(nèi)有帶電量為q的某種自由運動電荷．導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，測得導(dǎo)電材料上

3、、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢比下表面的低．由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負(fù)分別為(　　) A.，負(fù) B．，正 C.，負(fù) D．，正 解析：選C.準(zhǔn)確理解電流的微觀表達(dá)式，并知道穩(wěn)定時電荷受到的電場力和洛倫茲力平衡，是解決本題的關(guān)鍵．由于上表面電勢低，根據(jù)左手定則判斷出自由運動電荷帶負(fù)電，排除B、D兩項．電荷穩(wěn)定時，所受電場力和洛倫茲力平衡，|q|＝|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＝，故選項C正確． 3．(多選) 如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b，相距為d，ab間的電場強度為

4、E，今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度v0豎直向上射入電場，當(dāng)它飛到b板時，速度大小不變，而方向變?yōu)樗椒较颍覄偤脧母叨纫矠閐的狹縫穿過b板而進入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場強度大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，磁場磁感應(yīng)強度大小等于，重力加速度為g，則下列關(guān)于粒子運動的有關(guān)說法正確的是(　　) A．粒子在ab區(qū)域的運動時間為 B．粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，圓周半徑r＝2d C．粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，運動時間為 D．粒子在ab、bc區(qū)域中運動的總時間為 解析：選ABD.粒子在ab區(qū)域，豎直方向上做勻減速運動，由v0＝gt得t＝，故A

5、正確；水平方向上做勻加速運動，a＝＝g，則qE＝mg，進入bc區(qū)域，電場力大小未變方向豎直向上，電場力與重力平衡，粒子做勻速圓周運動，由qv0B＝，得r＝，代入數(shù)據(jù)得r＝，又v＝2gd，故r＝2d，B正確；在bc區(qū)域，粒子運動軌跡所對圓心角為α，sin α＝，α＝，運動時間：t＝＝＝，故C錯誤；粒子在ab區(qū)域的運動時間也可以表示為：t＝＝，故總時間t總＝＋＝，故D正確． 4．(2015·高考重慶卷)如圖為某種離子加速器的設(shè)計方案．兩個半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強磁場．其中MN和M′N′是間距為h的兩平行極板，其上分別有正對的兩個小孔O和O′，O′N′＝ON＝d，P為靶點，O′

6、P＝kd(k為大于1的整數(shù))．極板間存在方向向上的勻強電場，兩極板間電壓為U.質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子從O點由靜止開始加速，經(jīng)O′進入磁場區(qū)域．當(dāng)離子打到極板上O′N′區(qū)域(含N′點)或外殼上時將會被吸收，兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在，離子可勻速穿過，忽略相對論效應(yīng)和離子所受的重力．求： (1)離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點所需的磁感應(yīng)強度大??； (2)能使離子打到P點的磁感應(yīng)強度的所有可能值； (3)打到P點的能量最大的離子在磁場中運動的時間和在電場中運動的時間． 解析：(1)離子經(jīng)一次加速的速度為v0，由動能定理得 qU＝mv ① 離子的軌道半徑為R0，則R0＝

7、kd ② 由洛倫茲力提供向心力，qv0B＝m ③ 聯(lián)立①②③式得B＝. (2)設(shè)離子在電場中經(jīng)過n次加速后到達(dá)P點，根據(jù)動能定理和牛頓第二定律得 nqU＝mv ④ qvnB＝m ⑤ rn＝⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式解得vn＝，B＝ 當(dāng)離子經(jīng)過第一次加速，在磁場中偏轉(zhuǎn)時， qU＝mv ⑦ qv1B＝m ⑧ 聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式解得r1＝ 由于