2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí).doc
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第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．(2017高考全國(guó)卷Ⅰ)如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．三個(gè)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(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列選項(xiàng)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?yàn)閯驈?qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的疊加場(chǎng)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可知其重力與所受到的電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有mag＝qE，解得ma＝.b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，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(xiàng)B正確． 2. 如圖所示，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( ) 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(shí)電荷受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，是解決本題的關(guān)鍵．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|＝|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(xiàng)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(chǎng)強(qiáng)度為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(chǎng)，當(dāng)它飛到b板時(shí)，速度大小不變，而方向變?yōu)樗椒较?，且剛好從高度也為d的狹縫穿過(guò)b板而進(jìn)入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于，重力加速度為g，則下列關(guān)于粒子運(yùn)動(dòng)的有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A．粒子在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 B．粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑r＝2d C．粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 D．粒子在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為 解析：選ABD.粒子在ab區(qū)域，豎直方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，由v0＝gt得t＝，故A正確；水平方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，a＝＝g，則qE＝mg，進(jìn)入bc區(qū)域，電場(chǎng)力大小未變方向豎直向上，電場(chǎng)力與重力平衡，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角為α，sin α＝，α＝，運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t＝＝＝，故C錯(cuò)誤；粒子在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也可以表示為：t＝＝，故總時(shí)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(jì)方案．兩個(gè)半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．其中MN和M′N′是間距為h的兩平行極板，其上分別有正對(duì)的兩個(gè)小孔O和O′，O′N′＝ON＝d，P為靶點(diǎn)，O′P＝kd(k為大于1的整數(shù))．極板間存在方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，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(diǎn)由靜止開(kāi)始加速，經(jīng)O′進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域．當(dāng)離子打到極板上O′N′區(qū)域(含N′點(diǎn))或外殼上時(shí)將會(huì)被吸收，兩虛線之間的區(qū)域無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在，離子可勻速穿過(guò)，忽略相對(duì)論效應(yīng)和離子所受的重力．求： (1)離子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)僅加速一次后能打到P點(diǎn)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。? (2)能使離子打到P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值； (3)打到P點(diǎn)的能量最大的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間． 解析：(1)離子經(jīng)一次加速的速度為v0，由動(dòng)能定理得 qU＝mv ① 離子的軌道半徑為R0，則R0＝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(chǎng)中經(jīng)過(guò)n次加速后到達(dá)P點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)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(guò)第一次加速，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)， qU＝mv ⑦ qv1B＝m ⑧ 聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧式解得r1＝ 由于下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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