2018-2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時訓(xùn)練9 帶電粒子在電磁場中的運動.doc

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專題限時訓(xùn)練9帶電粒子在電磁場中的運動時間：45分鐘一、單項選擇題1如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)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(B)Amambmc BmbmamcCmcmamb Dmcmbma解析：設(shè)電場強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、三個微粒的帶電量均為q，它們受到的電場力Eq方向均豎直向上微粒a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，有Eqmag；b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，有EqBqvbmbg；c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動，有EqBqvcmcg；可得：mbmamc.2.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場是均勻的使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示由于血液中的正負(fù)離子隨血液一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差在達(dá)到平衡時，血管內(nèi)部的電場可看作是勻強(qiáng)電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160 V，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(A)A1.3 m/s，a正、b負(fù) B2.7 m/s，a正、b負(fù)C1.3 m/s，a負(fù)、b正 D2.7 m/s，a負(fù)、b正解析：由左手定則可判定正離子向上運動，負(fù)離子向下運動，所以a正、b負(fù)，達(dá)到平衡時離子所受洛倫茲力與電場力平衡，所以有：qvBq，代入數(shù)據(jù)解得v1.3 m/s.故正確答案為A.3(2018廈門檢測)如圖所示是速度選擇器的原理圖，已知電場強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，并相互垂直分布，某一帶電粒子(重力不計)從P端沿圖中虛線水平通過則該帶電粒子(B)A一定帶正電B速度大小為C可能沿QP方向運動D若沿PQ方向運動的速度大于，將一定向下極板偏轉(zhuǎn)解析：粒子從P端進(jìn)入速度選擇器沿題圖中虛線水平通過，不論帶正電還是負(fù)電，電場力大小為qE，洛倫茲力大小為qvB，粒子做勻速直線運動，兩個力平衡即大小相等，則qEqvB，可得粒子速度大小v，故A錯誤，B正確；若粒子從Q端沿虛線方向進(jìn)入，不論帶正電還是負(fù)電，電場力與洛倫茲力在同一方向，不能做直線運動，故C錯誤；若速度v，則粒子受到的洛倫茲力大于電場力，粒子將偏轉(zhuǎn)，只有當(dāng)粒子帶負(fù)電時，粒子向下極板偏轉(zhuǎn)，故D錯誤4.如圖所示，絕緣桿兩端固定帶電小球A和B，輕桿處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，不考慮兩球之間的相互作用，初始時桿與電場線垂直現(xiàn)將桿右移，同時順時針轉(zhuǎn)過90，發(fā)現(xiàn)A、B兩球電勢能之和不變根據(jù)如圖給出的位置關(guān)系，下列說法正確的是(B)AA一定帶正電，B一定帶負(fù)電BA、B兩球所帶電荷量的絕對值之比|qA|qB|12CA球電勢能一定增加D電場力對A球和B球做功相等解析：電場力做功與路徑無關(guān)，兩個小球在桿右移、旋轉(zhuǎn)后電勢能都變化，而兩個小球組成的系統(tǒng)的電勢能不變，那么電場力對其中一個小球做正功，對另一個小球一定做負(fù)功，做功的絕對值相同，兩個小球一定帶異種電荷，但不能準(zhǔn)確判斷每一個小球的電性，A、C、D錯誤；由電勢能變化之和為零得E|qB|LE|qA|2L，即|qA|qB|12，B正確5在真空中的x軸上的原點處和x6a處分別固定一個點電荷M、N，在x2a處由靜止釋放一個正點電荷P，假設(shè)點電荷P只受電場力作用沿x軸方向運動，得到點電荷P速度大小與其在x軸上的位置關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是(D)A點電荷M、N一定都是負(fù)電荷B點電荷P的電勢能一定是先增大后減小C點電荷M、N所帶電荷量的絕對值之比為21Dx4a處的電場強(qiáng)度一定為零解析：根據(jù)題圖可知，點電荷的速度先增大后減小，說明電場力對點電荷P先做正功，后做負(fù)功，則M、N一定都是正電荷，且點電荷P的電勢能一定是先減小后增大，所以選項A、B錯誤；由于在x4a處速度最大，說明點電荷M、N在此處產(chǎn)生的合場強(qiáng)為0，則有，所以QMQN41，選項C錯誤，D正確6.如圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖勵磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場方向垂直電子速度大小可通過電子槍的加速電壓來控制，磁場強(qiáng)弱可通過勵磁線圈的電流來調(diào)節(jié)下列說法正確的是(B)A僅增大勵磁線圈的電流，電子束徑跡的半徑變大B僅提高電子槍的加速電壓，電子束徑跡的半徑變大C僅增大勵磁線圈的電流，電子做圓周運動的周期將變大D僅提高電子槍的加速電壓，電子做圓周運動的周期將變大解析：當(dāng)僅增大勵磁線圈的電流時，也就是增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，由牛頓第二定律知qvBm，得R，電子束徑跡的半徑變小，選項A錯誤；當(dāng)僅提高電子槍的加速電壓時，由qUmv2和qvBm得R，可知電子束徑跡的半徑變大，選項B正確；由T知，電子做圓周運動的周期T與速度v大小無關(guān)，所以選項C、D錯誤二、多項選擇題7正負(fù)電子對撞機(jī)的最后部分的簡化示意圖如圖所示(俯視圖)，位于水平面內(nèi)的粗實線所示的圓環(huán)形真空管道是正、負(fù)電子做圓周運動的“容器”，經(jīng)過加速器加速后，質(zhì)量均為m的正、負(fù)電子被分別引入該管道時，具有相等的速率v，它們沿著管道向相反的方向運動在管道中控制它們轉(zhuǎn)變的是一系列圓形電磁鐵，即圖甲中的A1、A2、A3、An共有n個，均勻分布在整個圓環(huán)上，每組電磁鐵內(nèi)的磁場都是磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場，并且方向豎直向下，磁場區(qū)域的直徑為d(如圖乙)，改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度經(jīng)過精確的調(diào)整，首先實現(xiàn)電子在環(huán)形管道中沿圖甲中虛線所示的軌跡運動，這時電子經(jīng)過每個電磁場區(qū)域時射入點和射出點都是電磁場區(qū)域的同一直徑的兩端，如圖乙所示若電子的重力不計，則下列相關(guān)說法正確的是(ACD)A負(fù)電子在管道內(nèi)沿順時針方向運動B電子經(jīng)過每個電磁鐵偏轉(zhuǎn)的角度是C碰撞點為過入射點所在直徑的另一端D電子在電磁鐵內(nèi)做圓周運動的半徑為R解析：電子在運動的過程中受力的方向指向圓心，根據(jù)左手定則可知，負(fù)電子在管道內(nèi)沿順時針方向運動，故A正確；電子經(jīng)過n個磁場的偏轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)過的角度是2，經(jīng)過每個電磁鐵偏轉(zhuǎn)的角度是，故B錯誤；由題意，首先電子在環(huán)形管道中沿題圖甲中虛線所示的軌跡運動，電子經(jīng)過每個電磁場區(qū)域時，射入點和射出點都是電磁場區(qū)域的同一直徑的兩端，所以碰撞點為入射點所在直徑的另一端，故C正確；由電子經(jīng)過每個電磁鐵偏轉(zhuǎn)的角度是，由幾何關(guān)系知，sin，得R，故D正確8電荷量為q、質(zhì)量為m的滑塊和電荷量為q、質(zhì)量為m的滑塊同時從完全相同的光滑斜面上由靜止開始下滑，設(shè)斜面足夠長，斜面傾角為，在斜面上加如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，關(guān)于滑塊下滑過程中的運動和受力情況，下面說法中正確的是(不計兩滑塊間的相互作用)(ACD)A兩個滑塊先都做勻加速直線運動，經(jīng)過一段時間，q會離開斜面B兩個滑塊先都做勻加速直線運動，經(jīng)過一段時間，q會離開斜面C當(dāng)其中一個滑塊剛好離開斜面時，另一滑塊對斜面的壓力為2mgcosD兩滑塊運動過程中，機(jī)械能均守恒解析：當(dāng)滑塊開始沿斜面向下運動時，帶正電的滑塊受的洛倫茲力方向垂直斜面向上，帶負(fù)電的滑塊受的洛倫茲力方向垂直斜面向下，開始時兩滑塊沿斜面方向所受的力均為mgsin，均做勻加速直線運動，隨著速度的增大，帶正電的滑塊受的洛倫茲力逐漸變大，當(dāng)qvBmgcos時，帶正電的滑塊恰能離開斜面，A正確，B錯誤；由于兩滑塊加速度相同，所以在帶正電的滑塊離開斜面前兩者在斜面上運動的速度總相同，當(dāng)帶正電的滑塊離開斜面時，帶負(fù)電的滑塊受的洛倫茲力也滿足qvBmgcos，方向垂直斜面向下，斜面對滑塊的支持力大小為qvBmgcos2mgcos，故滑塊對斜面的壓力為2mgcos，C正確；由于洛倫茲力不做功，故D正確9(2018河南天一大聯(lián)考)如圖所示，人工元素原子核Nh開始靜止在勻強(qiáng)磁場B1、B2的邊界MN上，某時刻發(fā)生裂變生成一個氦原子核He和一個Rg原子核，裂變后的微粒速度方向均垂直于B1、B2的邊界MN.氦原子核通過B1區(qū)域第一次經(jīng)過MN邊界時，距出發(fā)點的距離為l，Rg原子核通過B2區(qū)域第一次經(jīng)過MN邊界時，距出發(fā)點的距離也為l.則下列有關(guān)說法正確的是(BC)A兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1B2111141B兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1B21112C氦原子核和Rg原子核各自旋轉(zhuǎn)第一個半圓的時間比為2141D氦原子核和Rg原子核各自旋轉(zhuǎn)第一個半圓的時間比為111141解析：原子核裂變的方程為NhHeRg.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動，偏轉(zhuǎn)半徑為r，由題意可知二者偏轉(zhuǎn)半徑相等，由于氦核和Rg原子核由靜止裂變生成，動量守恒，即m1v1m2v2，所以有q1B1q2B2，解得，B正確，A錯誤；又因為T，q1B1q2B2，所以，粒子在第一次經(jīng)過MN邊界時，均運動了半個周期，所以，C正確，D錯誤10(2018河北邢臺質(zhì)檢)如圖所示，A、B為一勻強(qiáng)電場中同一電場線上的兩點，現(xiàn)在A、B所在直線上某一點固定一電荷Q，然后在A點由靜止釋放一點電荷q，結(jié)果點電荷q運動到B時的速度為零，若點電荷q只受電場力作用，則下列結(jié)論正確的是(ACD)A電荷Q與點電荷q一定是同種電荷B電荷Q一定在A點的左側(cè)C點電荷q的電勢能一定是先減小后增大DA、B兩點電勢一定相等解析：由題意分析知電荷Q應(yīng)在點A、B的外側(cè)，如果Q在A點左側(cè)，點電荷q從A由靜止釋放運動到點B時速度為零，說明點電荷q先做加速運動后做減速運動，在A、B連線某一位置合場強(qiáng)為零，這時Q和q是同種電荷，同理分析，如果Q在B點的右側(cè)，則Q和q一定是同種電荷，A項正確，B項錯誤；由于只有電場力做功，因此動能與電勢能之和不變，且兩種能相互轉(zhuǎn)化，又知q的速度先增大后減小，則其電勢能先減小后增大，C項正確；由于點電荷q在A、B兩點的動能均為零，因此點電荷在A、B兩點的電勢能相等，則A、B兩點電勢相等，D項正確三、計算題11(2018福建廈門質(zhì)檢)如圖所示，光滑、絕緣的水平軌道AB與四分之一圓弧軌道BC平滑連接，并均處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，已知勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E5103 V/m，圓弧軌道半徑R0.4 m現(xiàn)有一帶電荷量q2105 C、質(zhì)量m5102 kg的物塊(可視為質(zhì)點)從距B端s1 m處的P點由靜止釋放，加速運動到B端，再平滑進(jìn)入圓弧軌道BC，重力加速度g10 m/s2.求：(1)物塊在水平軌道上加速運動的時間和到達(dá)B點的速度vB的大??；(2)物塊剛進(jìn)入圓弧軌道時受到的支持力NB的大小解析：(1)在物塊從開始至運動到B點的過程中，由牛頓第二定律可知：qEma又由運動學(xué)公式有：sat2解得：t1 s又因：vBat得：vB2 m/s(2)物塊剛進(jìn)入圓弧軌道時，在沿半徑方向由牛頓第二定律，有：NBmgm解得：NB1 N.答案：(1)1 s2 m/s(2)1 N12.如圖所示，在xOy平面內(nèi)0xL的范圍內(nèi)存在著電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從坐標(biāo)原點O以速度v0沿y軸正方向開始運動當(dāng)它經(jīng)過圖中虛線上的P點后，粒子繼續(xù)運動一段時間進(jìn)入一個圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出)，之后粒子又從電場虛線邊界上的Q點沿與y軸正方向夾角為60的方向進(jìn)入電場，已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直xOy平面向里，大小為B，不計粒子重力求：(1)電場強(qiáng)度的大小；(2)粒子到達(dá)Q點時的速度大??；(3)圓形磁場的最小橫截面積解析：(1)如圖是粒子的運動軌跡，粒子從O到P做類平拋運動，則有：豎直方向Lv0t水平方向Lat2由牛頓第二定律Eqma解得E(2)粒子過P點和Q點時速度大小相等，設(shè)為v，與y軸正方向夾角為，則vxatvtan解得60，v2v0(3)粒子在磁場中做圓周運動，有qvBm，解得R粒子在Q點以與y軸正方向夾角為60的方向進(jìn)入電場，由幾何關(guān)系可知粒子在磁場中做圓周運動的圓心角為EOF120圓形磁場區(qū)域的最小半徑rRcos30R則圓形磁場區(qū)域的最小橫截面積Sr2.答案：(1)(2)2v0(3)