2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計(jì)劃 課練28 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)（含解析）

帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)小題狂練 小題是基礎(chǔ)練小題提分快1.名師原創(chuàng)關(guān)于通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的磁感線分布和磁場方向，不考慮地磁場影響，下列說法正確的是()A通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向可以用右手定則判斷，順著導(dǎo)線看去，磁感線可表示為以直導(dǎo)線為圓心的均勻分布的同心圓B環(huán)形導(dǎo)線的磁場，可用安培定則判斷，方法是讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指方向即為環(huán)形導(dǎo)線軸線上的磁場方向C從外部看，通電螺線管周圍的磁場類似于條形磁鐵的磁場，螺線管內(nèi)部的磁場不能視為勻強(qiáng)磁場D若把一個(gè)小磁針放在通電螺線管正上方中間位置，小磁針可能不與螺線管平行答案：B解析：通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向可以用安培定則判斷，順著導(dǎo)線看去，磁感線可表示為以直導(dǎo)線為圓心的分布不均勻的同心圓，選項(xiàng)A錯(cuò)誤環(huán)形導(dǎo)線的磁場，可用安培定則判斷，方法是讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指方向即為環(huán)形導(dǎo)線軸線上的磁場方向，選項(xiàng)B正確通電螺線管周圍的磁場類似于條形磁鐵的磁場，螺線管內(nèi)部的磁場可以視為勻強(qiáng)磁場，選項(xiàng)C錯(cuò)誤若把一個(gè)小磁針放在通電螺線管正上方中間位置，小磁針一定與螺線管平行，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2.預(yù)測新題已知流過通電直導(dǎo)線的電流大小為I，與通電直導(dǎo)線距離為r處的N點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BN(k為常量)如圖所示，ACD是直角三角形，ADC60°，A、C、D三點(diǎn)放置三個(gè)完全相同且垂直于該直角三角形所在平面的直導(dǎo)線，A、C、D處的直導(dǎo)線中的電流大小分別為I、2I和2I，方向均垂直平面向里；已知A點(diǎn)的直導(dǎo)線在AD的中點(diǎn)M處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，若在M點(diǎn)固定一垂直于紙面的直導(dǎo)體棒，其長度為L(L很小)，通過的電流大小為I，則該導(dǎo)體棒受到的安培力大小為()A.BIL B.BILC.BIL D3BIL答案：C解析：如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則可知，C點(diǎn)的直導(dǎo)線在M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，D點(diǎn)的直導(dǎo)線在M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加得M點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則M點(diǎn)處固定的導(dǎo)體棒受到的安培力大小為BIL，選項(xiàng)C正確3新情景題如圖所示，空間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，圖中虛線為勻強(qiáng)電場的等勢線，一不計(jì)重力的帶電粒子在M點(diǎn)以某一初速度垂直等勢線進(jìn)入正交電場、磁場中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示(粒子在N點(diǎn)的速度比在M點(diǎn)的速度大)，則下列說法正確的是()A粒子一定帶正電B粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定是拋物線C電場線方向一定垂直等勢線向左D粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中電勢能增大答案：C解析：根據(jù)粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡和左手定則可知，粒子一定帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故粒子受到的合力是變力，而物體只有在恒力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌跡才是拋物線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于空間只存在電場和磁場，粒子的速度增大，說明在此過程中電場力對帶電粒子做正功，則電場線方向一定垂直等勢線向左，選項(xiàng)C正確；電場力做正功，電勢能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4(多選)如圖所示，直線MN與水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，左下方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一粒子源位于MN上的a點(diǎn)，能水平向右發(fā)射不同速率、質(zhì)量為m(重力不計(jì))、電荷量為q(q>0)的同種粒子，所有粒子均能通過MN上的b點(diǎn)，已知abL，則粒子的速度可能是()A. B.C. D.答案：AB解析： 由題意可知粒子可能的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，所有圓弧的圓心角均為120°，所以粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為r·(n1,2,3，)，由洛倫茲力提供向心力得Bqvm，則v·(n1,2,3，)，所以A、B正確5名師原創(chuàng)(多選)回旋加速器是用來加速帶電粒子的，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，兩盒間有一定的電勢差U，使粒子每次穿過狹縫都被加速，兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出的粒子帶電荷量為q、質(zhì)量為m，盒間的窄縫寬度為d，粒子最大回旋半徑為Rm，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示下列說法正確的是()AD形金屬盒的作用是屏蔽外電場，使盒內(nèi)無電場B忽略粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，則高頻交流電源的頻率為C粒子離開加速器時(shí)速度為D考慮粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，則把靜止粒子加速到最大動(dòng)能所需時(shí)間為答案：AC解析：根據(jù)靜電屏蔽的相關(guān)知識可知，D形金屬盒的作用是屏蔽外電場，使盒內(nèi)無電場，選項(xiàng)A正確粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間極短，因此高頻交流電源頻率等于粒子回旋頻率，由T，得回旋頻率即高頻交流電源頻率為f，選項(xiàng)B錯(cuò)誤粒子旋轉(zhuǎn)半徑最大時(shí)，由牛頓第二定律得qvmB，解得vm，選項(xiàng)C正確粒子最大動(dòng)能Ekmmv，粒子在電場中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，粒子每旋轉(zhuǎn)一周能量增加2qU，粒子的能量提高到Ekm，則旋轉(zhuǎn)周數(shù)n，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t磁nT，旋轉(zhuǎn)周數(shù)n，在電場中運(yùn)動(dòng)的距離為2nd，由2ndvmt電，解得t電，把靜止粒子加速到最大動(dòng)能所需時(shí)間為tt電t磁，選項(xiàng)D錯(cuò)誤6.母題改編(多選)如圖所示，在以R0為半徑、O為圓心的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁場，直徑MN左側(cè)區(qū)域存在一方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(未畫出)；MN右側(cè)區(qū)域存在一方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場(未畫出)現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)從P點(diǎn)沿垂直于MN的方向射入磁場，通過磁場區(qū)域后從Q點(diǎn)離開磁場，離開磁場時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)方向仍垂直于MN.已知OP與MN的夾角為1，OQ與MN的夾角為2，粒子在MN左側(cè)區(qū)域磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，粒子在MN右側(cè)區(qū)域磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則()A. B.C. D.答案：AD解析：設(shè)粒子的速度為v，它在MN左側(cè)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧PS，圓弧對應(yīng)的圓心為O1，半徑為R1，如圖所示，則qvB1，且O1P平行于MN；粒子進(jìn)入MN右側(cè)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧SQ，圓弧對應(yīng)的圓心為O2，半徑為R2，如圖所示，則qvB2，且O2Q平行于MN，連接O1S、SO2，則O1、S、O2在同一條直線上，設(shè)PO1SQO2S，由幾何關(guān)系可得OPOQR0，O1SR1，SO2R2，R1sinR0sin1，R2sinR0sin2，聯(lián)立解得，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；粒子在MN左側(cè)區(qū)域磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1T1·，粒子在MN右側(cè)區(qū)域磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2T2·，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤72019·江西省贛中南五校一聯(lián)一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)，從圖中情況可以確定()A粒子從a到b，帶正電 B粒子從a到b，帶負(fù)電C粒子從b到a，帶正電 D粒子從b到a，帶負(fù)電答案：C解析：由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小，速度逐漸減小，根據(jù)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑公式r，可知，粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑是逐漸減小的，所以粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是從b到a，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；再根據(jù)左手定則可知，粒子帶正電，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤8.2019·浙江省模擬如圖所示，在傾角為(<45°)的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長為L、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可加一平行于紙面的勻強(qiáng)磁場當(dāng)加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，現(xiàn)使勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，再使勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B3，則()AB1B3>B2 BB1<B2<B3CB1B3<B2 DB1B2<B3答案：A解析：當(dāng)加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上時(shí)，由共點(diǎn)力平衡可知，B1ILcosmgsin，解得B1，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角時(shí)，由共點(diǎn)力平衡可知，B2ILmgsin，解得B2，使勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向再沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)過角時(shí)，由共點(diǎn)力平衡可知，B3ILcosmgsin，解得B3，故B1B3> B2，A正確9.2019·安徽省合肥模擬為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的長方體流量計(jì)該裝置由絕緣材料制成，其長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口在垂直于上下底面方向加一勻強(qiáng)磁場，前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是()AM端的電勢比N端的高B電壓表的示數(shù)U與a、b均成正比，與c無關(guān)C電壓表的示數(shù)U與污水的流量Q成正比D若污水中正負(fù)離子數(shù)相同，則電壓表的示數(shù)為0答案：C解析：根據(jù)左手定則，知負(fù)離子所受的洛倫茲力方向向外，則向外偏轉(zhuǎn)，正離子所受的洛倫茲力向里，向里偏轉(zhuǎn)，因此M板帶負(fù)電，N板帶正電，則M板的電勢比N板電勢低，故A錯(cuò)誤；最終離子在電場力和洛倫茲力作用下平衡，有：qvBq，解得UBbv，與離子濃度無關(guān)，故BD錯(cuò)誤；因v，則流量Qvbc，因此U，與污水流量成正比，故C正確10.2019·湖北省部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考如圖所示，含有H、H、He的帶電粒子束從小孔O1處射入速度選擇器，沿直線O1O2運(yùn)動(dòng)的粒子在小孔O2處射出后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，最終打在P1、P2兩點(diǎn)則()A粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等B打在P1點(diǎn)的粒子是HeC打在P2點(diǎn)的粒子是H和HeDO2P2的長度是O2P1長度的4倍答案：C解析：帶電粒子在沿直線O1O2通過速度選擇器時(shí)，所受電場力與洛倫茲力大小相等方向相反，即qvB1qE，所以v，可知從速度選擇器中射出的粒子具有相等的速度，在偏轉(zhuǎn)磁場中，粒子的軌跡半徑r，不全相同，粒子運(yùn)動(dòng)的周期T，所以粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不全相等，A錯(cuò)誤；帶電粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，所以r，可知粒子的比荷越大，運(yùn)動(dòng)的半徑越小，所以打在P1點(diǎn)的粒子是H，打在P2點(diǎn)的粒子是H和He，B錯(cuò)誤，C正確；由題中的數(shù)據(jù)可得，H的比荷是H和He的比荷的2倍，所以H運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是H和He的，即O2P2的長度是O2P1長度的2倍，D錯(cuò)誤11.2019·安徽師大附中模擬(多選)如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場E和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab，ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間的相互作用，兩小球電荷量始終不變，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運(yùn)動(dòng)B若沿ab做直線運(yùn)動(dòng)，則小球帶正電，且一定做勻速運(yùn)動(dòng)C若沿ac做直線運(yùn)動(dòng)，則小球帶負(fù)電，可能做勻加速運(yùn)動(dòng)D兩小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能均保持不變答案：AB解析：沿ab方向拋出的帶電小球，根據(jù)左手定則，及正電荷所受的電場力的方向與電場強(qiáng)度方向相同可知，只有帶正電，受力才可能平衡，而沿ac方向拋出的帶電小球，帶負(fù)電時(shí)，才能做直線運(yùn)動(dòng)，因速度影響洛倫茲力大小，所以做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)必然是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A、B正確，C錯(cuò)誤；在運(yùn)動(dòng)過程中，因電場力做功，導(dǎo)致小球的機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤12.2019·晉豫省際大聯(lián)考如圖所示，在y軸右側(cè)存在與xOy平面垂直且范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xOy平面內(nèi)發(fā)射出大量完全相同的帶負(fù)電粒子，所有粒子的初速度大小均為v0，方向與x軸正方向的夾角分布在60°60°范圍內(nèi)，在xl處垂直x軸放置一熒光屏S.已知沿x軸正方向發(fā)射的粒子經(jīng)過了熒光屏S上yl的點(diǎn)，則()A粒子的比荷為B粒子的運(yùn)動(dòng)半徑一定等于2lC粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不超過D粒子打在熒光屏S上亮線的長度大于2l答案：C解析：沿x軸正方向發(fā)射的粒子經(jīng)過了熒光屏S上yl的點(diǎn)，由幾何知識可知，粒子軌跡半徑rl，B錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可得qv0Bm，解得，A錯(cuò)誤；沿x軸正方向發(fā)射的粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角最大，為，對應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長，tT，C正確；其他方向粒子打在熒光屏S上的縱坐標(biāo)的絕對值一定小于l，故粒子打在熒光屏S上亮線的長度小于2l，D錯(cuò)誤13.2019·安徽省皖南八校聯(lián)考如圖所示，正方形abcd區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn)，一個(gè)帶正電的粒子(重力忽略不計(jì))若從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面以與Od成30°角的方向(如圖中虛線所示)，以各種不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說法中正確的是()A該帶電粒子可能剛好從正方形的某個(gè)頂點(diǎn)射出磁場B若該帶電粒子從ab邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間可能是t0C若該帶電粒子從bc邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間可能是t0D若該帶電粒子從cd邊射出磁場，它在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間一定是t0答案：D解析：由帶電粒子以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場，則知帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期為T2t0，隨粒子速度逐漸增大，軌跡由依次漸變，由圖可知粒子在四個(gè)邊射出時(shí)，射出范圍分別為OG、FE、DC、BA之間，不可能從四個(gè)頂點(diǎn)射出，故A錯(cuò)誤；當(dāng)粒子從O點(diǎn)沿虛線方向射入正方形內(nèi)，從ab邊射出的粒子所用時(shí)間不大于周期(t0)，從bc邊射出的粒子所用時(shí)間不大于周期()，所有從cd邊射出的粒子圓心角都是300°，所用時(shí)間為周期()，故D正確，B、C錯(cuò)誤14.2019·唐山統(tǒng)考(多選)如圖所示，M、N為兩個(gè)同心金屬圓環(huán)，半徑分別為R1和R2，兩圓環(huán)之間存在著沿金屬環(huán)半徑方向的電場，N環(huán)內(nèi)存在著垂直于環(huán)面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，N環(huán)上有均勻分布的6個(gè)小孔，從M環(huán)的內(nèi)側(cè)邊緣由靜止釋放一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)電場加速后通過小孔射入磁場，經(jīng)過一段時(shí)間，粒子再次回到出發(fā)點(diǎn)，全程與金屬環(huán)無碰撞則M、N間電壓U滿足的條件是()AU BUCU DU答案：AC解析：帶電粒子由M內(nèi)側(cè)邊緣運(yùn)動(dòng)到N環(huán)，由動(dòng)能定理有qUmv2，帶電粒子進(jìn)入N環(huán)內(nèi)磁場，與金屬環(huán)無碰撞，故粒子進(jìn)入磁場后，應(yīng)偏轉(zhuǎn)或離開磁場，由幾何關(guān)系可知，軌跡半徑為rR2或r，則根據(jù)r，聯(lián)立解得U或U，選項(xiàng)A、C正確152019·北京西城區(qū)模擬(多選)在如圖所示的坐標(biāo)系中，y>0的空間中存在勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向沿y軸負(fù)方向；1.5h<y<0的空間中存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直xOy平面(紙面)向外一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子，經(jīng)過y軸上yh處的P1點(diǎn)時(shí)速率為v0，方向沿x軸正方向，然后，經(jīng)過x軸上x1.5h處的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場，進(jìn)入磁場后垂直磁場下邊界射出不計(jì)粒子重力，sin37°0.6，cos37°0.8，則下列說法中正確的是()A粒子到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)速度大小為v0B電場強(qiáng)度大小為C磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為答案：BC解析：設(shè)粒子從P1點(diǎn)到P2點(diǎn)的時(shí)間為t0，粒子從P1點(diǎn)到P2點(diǎn)沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得，1.5hv0t0，ht0解得vyv0，則粒子到達(dá)P2點(diǎn)的速度vv0，A錯(cuò)誤；根據(jù)以上條件結(jié)合動(dòng)能定理可得，qEhmv2mv，解得E，B正確；由題意可知粒子進(jìn)入磁場后垂直磁場下邊界射出，由此可作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知，軌跡半徑R滿足Rsin37°1.5h，即R2.5h，根據(jù)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力提供向心力可得，qvB，聯(lián)立解得B，C正確；根據(jù)T可得，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t×T，D錯(cuò)誤16.如圖所示，在粗糙的足夠長的豎直木桿上套有一個(gè)帶正電小球，整個(gè)裝置處在有水平勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場組成的足夠大的復(fù)合場中，小球由靜止開始下滑，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，下列關(guān)于描述小球運(yùn)動(dòng)的vt圖象中正確的是()答案：C解析：在小球下滑的過程中，對小球進(jìn)行受力分析，如圖所示，小球受到重力mg、電場力qE、洛倫茲力qvB、摩擦力f，還有木桿對小球的支持力N.開始時(shí)，小球的速度較小，洛倫茲力qvB較小，支持力N較大，隨著速度的增大，支持力N在減小，可以知道摩擦力f減小，豎直方向上的合力增大，小球的加速度增大；當(dāng)速度增大到一定的程度時(shí)，洛倫茲力qvB和電場力qE相等，此時(shí)支持力N為零，摩擦力f為零，小球的加速度為g，加速度達(dá)到最大；當(dāng)速度繼續(xù)增大時(shí)，支持力N要反向增大，摩擦力f增大，豎直方向上的合力減小，小球的加速度減小，當(dāng)摩擦力f與重力mg相等時(shí)，豎直方向上的加速度為零，小球的速度達(dá)到最大所以選項(xiàng)ABD所示的vt圖象不符合分析得到的小球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，C選項(xiàng)符合課時(shí)測評 綜合提能力課時(shí)練贏高分一、選擇題1如圖所示是電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖初速度不計(jì)的電子經(jīng)加速電場加速后進(jìn)入有限邊界的勻強(qiáng)磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在熒光屏上如果發(fā)現(xiàn)電視畫面幅度與正常的相比偏小，則引起這種現(xiàn)象可能的原因是()A電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)量減少B加速電場的電壓過低，電子速率偏小C偏轉(zhuǎn)線圈局部短路，線圈匝數(shù)減少D偏轉(zhuǎn)線圈中電流過大，偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)答案：C解析：電視畫面幅度比正常的偏小，是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小，即電子束的軌道半徑增大電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí)的半徑r，當(dāng)電子槍發(fā)射能力減弱，發(fā)射的電子數(shù)量減少時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)的電子速率及磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，所以不會(huì)影響電視畫面幅度的大小，故A錯(cuò)誤；當(dāng)加速電場電壓過低，電子速率偏小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑減小，從而使偏轉(zhuǎn)角度增大，導(dǎo)致畫面幅度與正常的相比偏大，故B錯(cuò)誤；當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈局部短路，線圈匝數(shù)減少時(shí)，會(huì)導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度減弱，從而使電子運(yùn)動(dòng)半徑增大，電子束的偏轉(zhuǎn)角減小，則畫面幅度與正常的相比偏小，故C正確；當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈中電流過大，偏轉(zhuǎn)線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑變小，所以畫面幅度與正常的相比偏大，故D錯(cuò)誤2(多選)如圖所示為用回旋加速器加速帶電粒子的示意圖磁場方向垂直D形盒向里(未畫出)，粒子的運(yùn)動(dòng)方向已經(jīng)在圖中標(biāo)出，則以下說法正確的是()A從回旋加速器出口射出的粒子帶正電BD形盒狹縫間所加電壓不一定是交流電壓C磁場對帶電粒子做正功，使其動(dòng)能增大D粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期與交流電壓的周期近似相等答案：AD解析：根據(jù)左手定則，由粒子的偏轉(zhuǎn)方向和磁場方向可知，該粒子帶正電，故A正確；帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，在狹縫間做勻加速運(yùn)動(dòng)，粒子在電場內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間極短，要使粒子每次經(jīng)過狹縫間都能加速，D形盒狹縫間所加電壓需采用周期等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)周期的交流電壓，故B錯(cuò)誤，D正確；洛倫茲力不做功，所以磁場不能使粒子的動(dòng)能增加C錯(cuò)誤32019·江蘇如皋質(zhì)檢(多選)如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理：將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，而從整體來說呈電中性)沿圖示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷在磁極配置如圖中所示的情況下，下列說法正確的是()AA板帶負(fù)電B有電流從b經(jīng)用電器流向aC金屬板A、B間的電場方向向下D等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受的洛倫茲力大于所受的靜電力答案：ABD解析：根據(jù)左手定則可知，正電荷向下偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向上偏轉(zhuǎn)，則A板帶負(fù)電，故A正確因?yàn)锽板帶正電，A板帶負(fù)電，所以電流的流向?yàn)閺腷經(jīng)用電器流向a，故B正確因?yàn)锽板帶正電，A板帶負(fù)電，所以金屬板間的電場方向向上，故C錯(cuò)誤等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場力，故D正確42019·廣東珠海模擬如圖所示，從S處發(fā)出的電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)電子向下極板偏轉(zhuǎn)設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是()A適當(dāng)減小電場強(qiáng)度EB適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BC適當(dāng)增大加速電壓UD適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離答案：B解析：根據(jù)左手定則可知，電子所受的洛倫茲力的方向豎直向下，故電子向下極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場力小于洛倫茲力，要想使電子沿直線從電磁復(fù)合場區(qū)域通過，則必須有EqqvB，所以可以適當(dāng)增大電場強(qiáng)度或適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，A錯(cuò)誤，B正確；由Uemv2得v，可以適當(dāng)減小加速電壓來減小電子進(jìn)入電磁復(fù)合場的速度v，從而使得EqqvB，C錯(cuò)誤；適當(dāng)增大加速電場極板間的距離，但只要兩板間電壓不變，電子進(jìn)入磁場的速度就不變，則電子受到的電場力仍小于它受到的洛倫茲力，電子向下偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤52019·浙江杭州檢測利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，被廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域霍爾元件一般由半導(dǎo)體材料制成，有的半導(dǎo)體中的載流子(即自由電荷)是電子，有的半導(dǎo)體中的載流子是空穴(相當(dāng)于正電荷)如圖所示，將扁平長方體形狀的霍爾元件水平放置接入電路，勻強(qiáng)磁場垂直于霍爾元件的水平面豎直向下，閉合開關(guān)，讓電流從霍爾元件的左側(cè)流向右側(cè)，則其前、后兩表面會(huì)形成電勢差現(xiàn)有載流子是電子的霍爾元件1和載流子是空穴的霍爾元件2，兩元件均按圖示方式接入電路(閉合開關(guān))，則關(guān)于前、后兩表面電勢高低的判斷，下列說法中正確的是()A若接入元件1時(shí)，前表面電勢高；若接入元件2時(shí)，前表面電勢低B若接入元件1時(shí)，前表面電勢低；若接入元件2時(shí)，前表面電勢高C不論接入哪個(gè)元件，都是前表面電勢高D不論接入哪個(gè)元件，都是前表面電勢低答案：A解析：若接入元件1，載流子是電子，根據(jù)左手定則可知，電子向后表面偏轉(zhuǎn)，故前表面電勢高；若接入元件2，載流子是空穴，根據(jù)左手定則可知，正電荷向后表面偏轉(zhuǎn)，故前表面電勢低，后表面電勢高，A正確62019·昆明一中強(qiáng)化訓(xùn)練(多選)如圖所示，在正交的勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中質(zhì)量為m的帶電小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平面在豎直平面內(nèi)，電場方向豎直向下，磁場方向垂直圓周所在平面向里，由此可知()A小球帶正電 B小球帶負(fù)電C小球沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) D小球機(jī)械能守恒答案：BC解析：本題考查帶電小球在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，則mgqE，小球所受電場力方向向上，故小球帶負(fù)電，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)左手定則可得，小球沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，C正確；小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，電場力做功，小球機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤72019·黃石模擬(多選)如圖所示，有一范圍足夠大的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小圓環(huán)套在一根固定的絕緣豎直長桿上，環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)使圓環(huán)以初速度v0向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t0圓環(huán)回到出發(fā)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，取豎直向上為正方向，下列描述該過程中圓環(huán)的速度v隨時(shí)間t、摩擦力Ff隨時(shí)間t、動(dòng)能Ek隨位移x、機(jī)械能E隨位移x變化規(guī)律的圖象中，可能正確的是()答案：ABD解析：小圓環(huán)向上做減速運(yùn)動(dòng)，對小圓環(huán)受力分析，豎直方向：重力和豎直向下的摩擦力，由牛頓第二定律有mgfma；水平方向：NqvB，fN，解得fqvB.速度逐漸減小，滑動(dòng)摩擦力逐漸減小，加速度逐漸減小，當(dāng)速度減小到零時(shí)，加速度為g，此時(shí)摩擦力為零，然后小圓環(huán)向下做加速運(yùn)動(dòng)，豎直方向：mgfma；水平方向：NqvB，fN，隨著速度的增大，彈力N增大，摩擦力增大，加速度減小，A、B正確動(dòng)能先減小后增大，Ekx圖像的斜率大小表示合外力，從0x過程，動(dòng)能減小，合外力減小，從x0的過程，動(dòng)能增大，合外力減小，C錯(cuò)誤小圓環(huán)的機(jī)械能逐漸減小，Ex圖像的斜率大小表示摩擦力f，上升過程中，從0x過程，摩擦力逐漸減小，下滑過程，位移從x0，摩擦力逐漸增大，D正確8如圖所示，空間存在足夠大、正交的勻強(qiáng)電場和磁場，電場強(qiáng)度大小為E、方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里從電場、磁場中某點(diǎn)P由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(粒子的重力忽略不計(jì))，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示對于帶電粒子在電場、磁場中下落的最大高度H，下列給出了四個(gè)表達(dá)式，可能正確的是()A. B.C. D.答案：A解析：根據(jù)題意，由動(dòng)能定理知粒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中有，qEHmv2，在最低點(diǎn)，洛倫茲力大于電場力，qE<qvB，故H>，且H的單位一定跟的單位相同，故A正確9.(多選)如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為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)磁場中現(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vt圖象可能是下圖中的()答案：AD解析：由左手定則可判斷洛倫茲力方向向上，圓環(huán)還受到豎直向下的重力、垂直于細(xì)桿的彈力及向左的摩擦力當(dāng)Bqv0mg時(shí)，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確當(dāng)Bqv0<mg時(shí)，NmgBqv0，此時(shí)Nma，所以圓環(huán)做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，其vt圖象的斜率應(yīng)該逐漸增大，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤當(dāng)Bqv0>mg時(shí)，NBqv0mg，此時(shí)Nma，所以圓環(huán)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，直到Bqvmg時(shí)，圓環(huán)開始做勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確10如圖甲，一帶電物塊無初速度地放在皮帶輪底端，皮帶輪以恒定大小的速率沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，該裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，物塊由底端E運(yùn)動(dòng)至皮帶輪頂端F的過程中，其vt圖象如圖乙所示，物塊全程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4.5 s，關(guān)于帶電物塊及運(yùn)動(dòng)過程的說法正確的是()A該物塊帶負(fù)電B皮帶輪的傳動(dòng)速度大小一定為1 m/sC若已知皮帶的長度，可求出該過程中物塊與皮帶發(fā)生的相對位移D在24.5 s內(nèi)，物塊與皮帶仍可能有相對運(yùn)動(dòng)答案：D解析：對物塊進(jìn)行受力分析可知，開始時(shí)物塊受到重力、支持力和摩擦力的作用，設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為，沿斜面的方向有FNmgsinma物塊運(yùn)動(dòng)后，又受到洛倫茲力的作用，加速度逐漸減小，由式可知，一定是FN逐漸減小，而開始時(shí)FNmgcos，后來FNmgcosf洛，即洛倫茲力的方向是向上的物塊沿皮帶向上運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知物塊帶正電，故A錯(cuò)誤物塊向上運(yùn)動(dòng)的過程中，洛倫茲力越來越大，則受到的支持力越來越小，結(jié)合式可知，物塊的加速度也越來越小，當(dāng)加速度等于0時(shí)，物塊達(dá)到最大速度，此時(shí)mgsin(mgcosf洛)由式可知，只要皮帶的速度大于或等于1 m/s，則物塊達(dá)到最大速度的條件與皮帶的速度無關(guān)，所以皮帶的速度可能是1 m/s，也可能大于1 m/s，則物塊可能相對于傳送帶靜止，也可能相對于傳送帶運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤、D正確由以上分析可知，皮帶的速度無法判斷，所以若已知皮帶的長度，也不能求出該過程中物塊與皮帶發(fā)生的相對位移，故C錯(cuò)誤二、非選擇題11.2019·株洲模擬如圖所示，在xOy平面內(nèi)，在0<x<1.5l的范圍內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，在x1.5l，y>0的區(qū)域內(nèi)充滿垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B.有一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子，從坐標(biāo)原點(diǎn)O以某一初速度沿與x軸正方向成30°射入磁場，粒子剛好經(jīng)過P點(diǎn)進(jìn)入磁場，后經(jīng)過x軸上的M點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)射出磁場.已知P點(diǎn)坐標(biāo)為(1.5l，l)，不計(jì)重力的影響，求：(1)粒子的初速度大小(2)M點(diǎn)在x軸上的位置答案：(1)(2)3l解析：(1)連接OP，過P作y軸垂線交y軸于點(diǎn)A，過O作初速度垂線OO1交PA于點(diǎn)O1，根據(jù)P點(diǎn)的坐標(biāo)值及初速度方向可得APOO1OP30°故O1為粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，OO1即為圓周半徑r.由幾何關(guān)系可得rrcos60°1.5l解得rl根據(jù)牛頓第二定律有qvBm解得v.(2)粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)半徑與其在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)半徑相同由對稱性可知OM2×1.5l3l.12.2019·浙大附中模擬如圖所示，某一水平面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，x0和xL10 cm的區(qū)間內(nèi)有一沿x軸負(fù)方向的有理想邊界的勻強(qiáng)電場，且E11.0×104 V/m，xL和x3L的區(qū)間內(nèi)有一沿y軸負(fù)方向的有理想邊界的勻強(qiáng)電場，且E21.0×104 V/m，一電子(為了計(jì)算簡單，比荷取2×1011 C/kg)從直角坐標(biāo)系xOy的坐標(biāo)原點(diǎn)O以很小的速度進(jìn)入勻強(qiáng)電場，計(jì)算時(shí)不計(jì)此速度且只考慮xOy平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)求：(1)電子從O點(diǎn)進(jìn)入電場到離開x3L處的電場所需的時(shí)間；(2)電子離開x3L處的電場時(shí)對應(yīng)的縱坐標(biāo)長度答案：(1)2×108 s(2)0.1 m解析：(1)設(shè)電子離開xL的位置為P點(diǎn)，離開x3L的位置為Q點(diǎn)，則mveE1L代入數(shù)據(jù)得vP2×107 m/s電子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，所用時(shí)間滿足L×t代入數(shù)據(jù)得t1108 s電子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，所用時(shí)間t2108 s所以總時(shí)間為tt1t22×108 s.(2)電子運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)yQ··t代入數(shù)據(jù)得yQ0.1 m.20