《（新課標）2020屆高考物理一輪總復習 課時跟蹤訓練28 第八章 磁場 第4講 帶電粒子在疊加場中的運動（選修3-1）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（新課標）2020屆高考物理一輪總復習 課時跟蹤訓練28 第八章 磁場 第4講 帶電粒子在疊加場中的運動（選修3-1）（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講 帶電粒子在疊加場中的運動 一、選擇題 1．(多選)一質子以速度v穿過互相垂直的電場和磁場區(qū)域而沒有發(fā)生偏轉，則(　　 ) A．若電子以相同速度v射入該區(qū)域，將會發(fā)生偏轉 B．無論何種帶電粒子，只要以相同速度射入都不會發(fā)生偏轉 C．若質子的速度v′v，它將向上偏轉，其運動軌跡既不是圓弧也不是拋物線 [解析]　對于速度選擇器，無論射入粒子的m、q大小，也無論其電性正或負，只要速度滿足v＝E/B，自左向右射入，均能勻速射出，故A錯誤，B正確．質子在復合場中受到向上的洛倫茲力和向下的電場力，入射速度大，即洛倫茲力大

2、于電場力，它將向上偏．由于質子所受電場力是一恒力，而洛倫茲力是一變力，故其軌跡既不是拋物線與不是圓弧，故D正確．同理可知C錯誤． [答案]　BD 2．(多選)(2020·江西上饒二模)為了測量某化工廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a＝1 m、b＝0.2 m、c＝0.2 m，左、右兩端開口，在垂直于前、后面的方向加磁感應強度為B＝1.25 T的勻強磁場，在上、下兩個面的內側固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)該裝置時，測得兩個電極間的電壓U＝1 V．且污水流過該裝置時受到阻力作用，阻力Ff＝

3、kLv，其中比例系數(shù)k＝15 N·s/m2，L為污水沿流速方向的長度，v為污水的流速．下列說法中正確的是(　　) A．金屬板M電勢不一定高于金屬板N的電勢，因為污水中負離子較多 B．污水中離子濃度的高低對電壓表的示數(shù)也有一定影響 C．污水的流量(單位時間內流出的污水體積)Q＝0.16 m3/s D．為使污水勻速通過該裝置，左、右兩側管口應施加的壓力差為60 N [解析]　根據(jù)左手定則，知正離子所受的洛倫茲力方向向上，負離子所受的洛倫茲力方向向下，則N板帶負電，M板帶正電，N板的電勢比M板電勢低，故A錯誤．最終離子在電場力和洛倫茲力作用下平衡，有qvB＝q，解得U＝vBc，與離

4、子濃度無關，故B錯誤．污水的流速v＝，則流量Q＝vbc＝＝ m3/s＝0.16 m3/s，故C正確．污水的流速v＝＝ m/s＝4 m/s；污水流過該裝置時受到阻力Ff＝kLv＝kav＝15×1×4 N＝60 N；為使污水勻速通過該裝置，左、右兩側管口應施加的壓力差是60 N，故D正確． [答案]　CD 3．(2020·吉林長春一模)如圖所示，寬度為d、厚度為h的導體放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中，當電流通過該導體時，在導體的上、下表面之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應．實驗表明當磁場不太強時，電勢差U、電流I和磁感應強度B的關系為U＝K，式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)．設載流子

5、的電荷量為q，下列說法正確的是(　　) A．載流子所受靜電力的大小F＝q B．導體上表面的電勢一定大于下表面的電勢 C．霍爾系數(shù)為K＝，其中n為導體單位長度上的電荷數(shù) D．載流子所受洛倫茲力的大小F洛＝，其中n為導體單位體積內的電荷數(shù) [解析]　靜電力大小應為F＝q，A錯誤；載流子的電性是不確定的，因此B錯誤；霍爾系數(shù)為K＝，其中n為導體單位體積內的電荷數(shù)，C錯誤；載流子所受洛倫茲力的大小F洛＝qvB，其中v＝，可得F洛＝，D正確． [答案]　D 4．(多選)(2020·江蘇南京鹽城二模)如圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應強度為0.5 T的勻強磁場，一質量為0.2 k

6、g且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端放置一質量為m＝0.1 kg、帶正電q＝0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力．現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為F＝0.6 N的恒力，g取10 m/s2.則滑塊(　　) A．開始做勻加速運動，然后做加速度減小的加速運動，最后做勻速直線運動 B．一直做加速度為2 m/s2的勻加速運動，直到滑塊飛離木板為止 C．速度為6 m/s時，滑塊開始減速 D．最終做速度為10 m/s的勻速運動 [解析]　滑塊隨木板向左運動時，受到豎直向上的洛倫茲力和木板的支持力，對整體由F＝(M＋

7、m)a得，a＝2 m/s2，當滑塊剛好相對木板運動時，對滑塊有μ(mg－qvB)＝ma，即當v＝6 m/s時，滑塊恰好相對于木板有相對滑動，開始做加速度減小的加速運動，當mg＝qvB，即v＝10 m/s時，滑塊對木板的壓力為零，即FN＝0，滑塊最終做速度為10 m/s的勻速運動，選項A、D正確，B、C錯誤． [答案]　AD 5．(多選)如右圖所示，兩平行、正對金屬板水平放置，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電荷，再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場和磁場的方向從兩金屬板左端中央射入后向上偏轉．若帶電粒子所受重力可忽略不計，仍按上述

8、方式將帶電粒子射入兩板間，為使其向下偏轉，下列措施中可能可行的是(　　) A．僅增大帶電粒子射入時的速度 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 [解析]　帶電粒子在兩板之間受電場力與洛倫茲力，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的速度，可能因為所受的洛倫茲力變大，而使帶電粒子向下偏轉，A正確；若僅增大兩金屬板所帶的電荷量，因兩極板間的電場強度增大，故帶電粒子可能向下偏轉，B正確；若僅減小粒子所帶的電荷量，則由于粒子所受電場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，C錯誤；僅改變粒子的電性，則由于兩個力的方向

9、都發(fā)生變化，帶電粒子將向下偏轉，D正確． [答案]　ABD 6．(多選)(2015·浙江三校模擬)如右圖，空間中存在正交的勻強電場E和勻強磁場B(勻強電場水平向右)，在豎直平面內從a點沿ab、ac方向拋出兩帶電小球(不考慮兩帶電球的相互作用，兩球電荷量始終不變)，關于小球的運動，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動 B．只有沿ab拋出的帶電小球才可能做直線運動 C．若有小球能做直線運動，則它一定是勻速運動 D．兩小球在運動過程中機械能均守恒 [解析]　沿ab方向拋出的帶正電小球，或沿ac方向拋出的帶負電的小球，在重力、電場力、洛倫茲

10、力作用下，都可能做勻速直線運動，A正確，B錯誤．在重力、電場力、洛倫茲力三力都存在時的直線運動一定是勻速直線運動，C正確．兩小球在運動過程中除重力做功外還有電場力做功，故機械能不守恒，D錯誤． [答案]　AC 7．(2020·南京月考)如右圖所示的虛線區(qū)域內，充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場．一帶電粒子a(不計重力)以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′點(圖中未標出)穿出．若撤去該區(qū)域內的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b(不計重力)仍以相同初速度由O點射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b(　　) A．穿出位置一定在O′點下方

11、 B．穿出位置一定在O′點上方 C．運動時，在電場中的電勢能一定減小 D．在電場中運動時，動能一定減小 [解析]　a粒子要在電場、磁場的復合場區(qū)內做直線運動，則該粒子一定沿水平方向做勻速直線運動，故對粒子a有：Bqv＝Eq，即只要滿足E＝Bv無論粒子帶正電還是負電，粒子都可以沿直線穿出復合場區(qū)；當撤去磁場只保留電場時，粒子b由于電性不確定，故無法判斷從O′點的上方還是下方穿出，選項A、B錯誤；粒子b在穿過電場區(qū)的過程中必然受到電場力的作用而做類平拋運動，電場力做正功，其電勢能減小，動能增大，故C項正確，D項錯誤． [答案]　C 8．(多選)(2020·江西八校聯(lián)考)如右圖所示，在水平

12、勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場中，有一豎直足夠長固定絕緣桿MN，小球P套在桿上，已知P的質量為m、電荷量為＋q，電場強度為E，磁感應強度為B，P與桿間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.小球由靜止開始下滑直到穩(wěn)定的過程中(　　) A．小球的加速度一直減小 B．小球的機械能和電勢能的總和保持不變 C．下滑加速度為最大加速度一半時的速度可能是v＝ D．下滑加速度為最大加速度一半時的速度可能是v＝ [解析]　對小球受力分析如圖所示，則mg－μ(qE－qvB)＝ma，隨著v的增加，小球加速度先增大，當qE＝qvB時達到最大值，amax＝g，繼續(xù)運動，mg－μ(qvB－qE)＝ma

13、，隨著v的增大，a逐漸減小，所以A錯誤．因為有摩擦力做功，機械能與電勢能總和在減小，B錯誤．若在前半段達到最大加速度的一半，則mg－μ(qE－qvB)＝m，得v＝；若在后半段達到最大加速度的一半，則mg－μ(qvB－qE)＝m，得v＝，故C、D正確． [答案]　CD 二、非選擇題 9．(2020·湖北八校聯(lián)考)如圖所示，一個內壁光滑絕緣的1/3環(huán)形細圓筒軌道豎直放置，環(huán)的半徑為R，圓心O與A端在同一豎直線上，在OA連線右側，有一豎直向上的電場強度為E＝的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場．現(xiàn)有一個質量為m，電荷量為＋q的小球(可視為質點)從圓筒的C端由靜止釋放，進入OA連線右邊的復合場區(qū)域

14、后，經(jīng)一段時間后又從該區(qū)域的邊界水平射出，然后，剛好從C端射入圓筒，圓筒的內徑很小，可以忽略不計．問： (1)小球第一次運動到A端時，對軌道的壓力為多少？ (2)勻強磁場的磁感應強度為多少？ [解析]　(1)小球從C到A的過程中由機械能守恒有mg(Rsin30°＋R)＝mv2， 得小球到達A點的速度v＝. 到達A點時，由牛頓第二定律有 FN－mg＝m， 得軌道對小球的支持力FN＝4mg， 由牛頓第三定律得小球對軌道的壓力為F′N＝FN＝4mg. (2)小球進入復合場后，受到的電場力F＝Eq＝mg，所以它在復合場中做勻速圓周運動，穿出復合場后，做平拋運動．設平拋運動的時

15、間為t. 由平拋知識得Rcos30°＝vt，h＝gt2， 得t＝，h＝R. 由2r＝R＋Rsin30°＋h， 得小球做圓周運動的半徑r＝. 由洛倫茲力提供向心力得qvB＝m， 得B＝. [答案]　(1)4mg　(2) 10．如圖所示，在平面直角坐標系中，AO是∠xOy的角平分線，x軸上方存在電場強度方向水平向左的勻強電場，下方存在電場強度方向豎直向上的勻強電場和磁感應強度方向垂直紙面向里的勻強磁場，兩電場的電場強度大小相等．一質量為m、電荷量為＋q的質點從OA上的M點由靜止釋放，質點恰能沿AO運動而通過O點，經(jīng)偏轉后從x軸上的C點進入第一象限內并擊中AO上的D點．已知OD＝OM

16、，勻強磁場的磁感應強度大小為B＝(T)，重力加速度為g＝10 m/s2.求： (1)兩勻強電場的電場強度E的大??； (2)OM的長L； (3)質點從M點出發(fā)到擊中D點所經(jīng)歷的時間t. [解析]　(1)質點在第一象限內受重力和水平向左的電場力作用沿AO做勻加速直線運動，所以有mg＝qE，即 E＝. (2)質點在x軸下方，重力與電場力平衡，質點做勻速圓周運動，從C點進入第一象限后做類平拋運動，其軌跡如圖所示，有 Bqv＝m 由運動學規(guī)律知v2＝2aL，a＝g 由類平拋運動規(guī)律知 R＝vt3，R－＝at 聯(lián)立解得L＝20 m或 m. (3)質點做勻加速直線運動有L＝at，得t1＝2 s或 s 質點做勻速圓周運動有t2＝×＝4.71 s 質點做類平拋運動有R＝vt3，得t3＝1 s 質點從M點出發(fā)到擊中D點所經(jīng)歷的時間為 t＝t1＋t2＋t3＝7.71 s或6.38 s. [答案]　(1)　(2)20 m或 m　(3)7.71 s或6.38 s