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高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題14 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí) 新人教版

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1、 微專題十四 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) [A級(jí)—基礎(chǔ)練] 1.(08786953)(2017新課標(biāo)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:B [因微粒a做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則微粒重力不能忽略且與電場(chǎng)力平衡:mag=qE;

2、由左手定則可以判定微粒b、c所受洛倫茲力的方向分別是豎直向上與豎直向下,則對(duì)b、c分別由平衡條件可得mbg=qE+Bqvb>qE、mcg=qE-Bqvc<qE,故有mb>ma>mc,B正確.] 2.(08786954)如圖所示,在兩個(gè)水平放置的平行金屬板之間,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向相互垂直.一束帶電粒子(不計(jì)重力)沿直線穿過(guò)兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn).則這些粒子一定具有相同的(  ) A.質(zhì)量        B.電荷量 C.速度 D.比荷 解析:C [由帶電粒子(不計(jì)重力)沿直線穿過(guò)兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn),得Bqv=qE,則v=.因B、E恒定,故速度相同,選項(xiàng)C正確.] 3.(087

3、86955)用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,讓它處于如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.由于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng),小球靜止在如圖所示位置,這時(shí)懸線與豎直方向的夾角為α,并被拉緊,則磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度和方向可能是(  ) A.v=,水平向左 B.v=,豎直向下 C.v=,豎直向上 D.v=,水平向右 解析:C [根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,帶電小球相對(duì)于磁場(chǎng)的速度與磁場(chǎng)相對(duì)于小球(相對(duì)地面靜止)的速度大小相等、方向相反.洛倫茲力F=qvB中的v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度.根據(jù)力的平衡條件可以得出,當(dāng)小球相對(duì)磁場(chǎng)以速度v=豎直向下運(yùn)動(dòng)或以速度v=水平向右運(yùn)動(dòng)時(shí),帶電小球都能處于靜止?fàn)顟B(tài),但小球

4、處于后者的狀態(tài)時(shí),懸線不受拉力,不會(huì)被拉緊,故本題選C.] 4.(08786956)如圖所示,空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).在該區(qū)域中,有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球.O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心,a、b、c、d為圓環(huán)上的四個(gè)點(diǎn),a點(diǎn)為最高點(diǎn),c點(diǎn)為最低點(diǎn),b、O、d三點(diǎn)在同一水平線上.已知小球所受電場(chǎng)力與重力大小相等.現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放,下列判斷正確的是(  ) A.小球能越過(guò)d點(diǎn)并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí),所受洛倫茲力最大 C.小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中,重力勢(shì)能減小,電勢(shì)能增大 D.小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)

5、程中,電勢(shì)能增大,動(dòng)能先增大后減小 解析:D [由題意可知,小球運(yùn)動(dòng)的等效最低點(diǎn)在b、c中間,因此當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)速度為0,不能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球在等效最低點(diǎn)時(shí)速度最大,所受洛倫茲力最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中,重力做正功,電場(chǎng)力也做正功,所以重力勢(shì)能與電勢(shì)能均減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;小球從b運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,合外力先做正功再做負(fù)功,動(dòng)能先增大后減小,選項(xiàng)D正確.] 5.(08786957)(2018南京模擬)如圖所示,從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn).設(shè)兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E,

6、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過(guò),只采取下列措施,其中可行的是(  ) A.適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度E B.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B C.適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離 D.適當(dāng)減小加速電壓U 解析:A [欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過(guò),則qE=qvB,而電子流向上極板偏轉(zhuǎn),則qE>qvB,應(yīng)減小E或增大B、v,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤.] 6.(08786958)如圖所示,粗糙的足夠長(zhǎng)的豎直木桿上套有一個(gè)帶電的小球,整個(gè)裝置處在由水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的足夠大的復(fù)合場(chǎng)中,小球由靜止開(kāi)始下滑,在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的vt圖象為下圖中的(  )

7、 解析:C [小球下滑過(guò)程中,qE與qvB反向,開(kāi)始下落時(shí)qE>qvB,所以a=,隨下落速度v的增大a逐漸增大;當(dāng)qE

8、力方向豎直向下,空間存在磁場(chǎng),且直線運(yùn)動(dòng)方向斜向下,與磁場(chǎng)方向相同,故不受磁場(chǎng)力作用,電場(chǎng)力必水平向右,但電場(chǎng)具體方向未知,故不能判斷帶電小球的電性,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;重力和電場(chǎng)力的合力不為零,故不是勻速直線運(yùn)動(dòng),所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;因?yàn)橹亓εc電場(chǎng)力的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,故小球一定做勻加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于電場(chǎng)力做正功,故機(jī)械能增大,選項(xiàng)D正確.] 8.(08786960)(多選)(2018佛山模擬)如圖所示,某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)系xOy,在y<0的空間里有與場(chǎng)強(qiáng)E垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,在y>0的空間內(nèi),將一質(zhì)量為m的帶電液滴(可視為質(zhì)點(diǎn))自由釋放,

9、此液滴則沿y軸的負(fù)方向,以加速度a=2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí),瞬間被安置在原點(diǎn)的一個(gè)裝置改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變),隨后液滴進(jìn)入y<0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng),液滴在y<0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(  ) A.重力勢(shì)能一定是不斷減小 B.電勢(shì)能先增大后減小 C.動(dòng)能不斷增大 D.動(dòng)能保持不變 解析:BD [在y>0的空間內(nèi),根據(jù)液滴沿y軸負(fù)方向以加速度a=2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)可知,液滴在此空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受電場(chǎng)力方向向下,大小等于重力;進(jìn)入y<0的空間后,液滴電性改變,其所受電場(chǎng)力向上,大小仍等于重力,所以液滴將在洛倫茲力作用下

10、做勻速圓周運(yùn)動(dòng),動(dòng)能保持不變,選項(xiàng)D正確;重力勢(shì)能先減小后增大,電勢(shì)能先增大后減小,選項(xiàng)A、C均錯(cuò)誤.] [B級(jí)—能力練] 9.(08786961)(多選)如圖所示,空間中存在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E(方向水平向右)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B(方向垂直紙面向外),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(shuō)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.只有沿ab方向拋出的帶電小球才可能做直線運(yùn)動(dòng) C.若沿ac方向拋出的小球做直線運(yùn)動(dòng)則小球帶負(fù)電,且小球一定是做勻速運(yùn)動(dòng) D.兩小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

11、機(jī)械能均守恒 解析:AC [兩個(gè)帶電小球的電性未知,可假設(shè)電性再判斷電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向,由于在電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力作用下小球的直線運(yùn)動(dòng)必為勻速運(yùn)動(dòng),只要三力能平衡,小球即可做直線運(yùn)動(dòng),由假設(shè)判斷可知沿ab方向做直線運(yùn)動(dòng)的小球帶正電、沿ac方向做直線運(yùn)動(dòng)的小球帶負(fù)電,所以選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;除重力做功外,洛倫茲力不做功,電場(chǎng)力做功,機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.] 10.(08786962)(多選)(2018長(zhǎng)春模擬)如圖所示,一個(gè)絕緣且內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管,固定于豎直平面內(nèi),環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的內(nèi)徑大得多),在圓管的最低點(diǎn)有一個(gè)直徑略小于細(xì)管內(nèi)徑的帶正電小球處于靜止?fàn)顟B(tài),小球的

12、質(zhì)量為m,帶電荷量為q,重力加速度為g.空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知(不為零),方向垂直于環(huán)形細(xì)圓管所在平面且向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).某時(shí)刻,給小球一方向水平向右,大小為v0=的初速度,則以下判斷正確的是(  ) A.無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何,獲得初速度后的瞬間,小球在最低點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用 B.無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何,小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn),且小球在最高點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用 C.無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何,小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn),且小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度大小都相同 D.小球在從環(huán)形細(xì)圓管的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所能到達(dá)的最高點(diǎn)的過(guò)程中,水平方向分速度的大小一直減小 解析:

13、BC [小球在軌道最低點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力方向豎直向上,若洛倫茲力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力,則在最低點(diǎn)時(shí)小球不會(huì)受到管壁彈力的作用,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,洛倫茲力不做功,小球的機(jī)械能守恒,運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)小球的速度v=,由于是雙層軌道約束,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程不會(huì)脫離軌道,所以小球一定能到達(dá)軌道最高點(diǎn),C選項(xiàng)正確;在最高點(diǎn)時(shí),小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F=m=mg,小球受到豎直向下洛倫茲力的同時(shí)必然受到與洛倫茲力等大反向的軌道對(duì)小球的彈力,B選項(xiàng)正確;小球在從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,小球在下半圓內(nèi)上升的過(guò)程中,水平分速度向右一定遞減,到達(dá)圓心的等高點(diǎn)時(shí),水平速度為零,而運(yùn)動(dòng)至上半圓后

14、水平分速度向左且不為零,所以水平分速度一定有增大的過(guò)程,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.] 11.(08786963)如圖所示,區(qū)域Ⅰ內(nèi)有與水平方向成45角的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1,區(qū)域?qū)挾葹閐1,區(qū)域Ⅱ內(nèi)有正交的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B和勻強(qiáng)電場(chǎng)E2,區(qū)域?qū)挾葹閐2,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,電場(chǎng)方向豎直向下.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒在區(qū)域Ⅰ左邊界的P點(diǎn),由靜止釋放后水平向右做直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從區(qū)域Ⅱ右邊界上的Q點(diǎn)穿出,其速度方向改變了60,重力加速度為g,求: (1)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1、E2的大??; (2)區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??; (3)微粒從P運(yùn)動(dòng)到Q的

15、時(shí)間. 解析:(1)微粒在區(qū)域Ⅰ內(nèi)水平向右做直線運(yùn)動(dòng),則在豎直方向上有qE1sin 45 =mg, 解得E1=. 微粒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則在豎直方向上有mg=qE2,E2=. (2)設(shè)微粒在區(qū)域Ⅰ內(nèi)水平向右做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為a,離開(kāi)區(qū)域Ⅰ時(shí)速度為v,在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,則 a==g. v2=2ad1(或qE1cos 45d1=mv2) Rsin 60=d2,qvB=m. 解得B= (3)微粒在區(qū)域Ⅰ內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng),t1= 在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為60,則 T=,t2==. 解得t=t1+t2= + . 答案:見(jiàn)解析 12.

16、(08786964)(2018河南中原名校聯(lián)考)光滑水平面上存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,電場(chǎng)線水平向右,磁感線垂直紙面向里.水平面左端固定著一塊豎直擋板,與擋板相距L處放著一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小物塊,如圖所示.物塊在電場(chǎng)力作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),而后相繼多次與擋板相碰,物塊每次和擋板碰撞后速度都減為碰前的k倍(k<1),設(shè)物塊在運(yùn)動(dòng)和碰撞過(guò)程中電荷量始終不變,碰撞時(shí)間極短,重力加速度為g. (1)要使物塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不離開(kāi)水平面,L應(yīng)滿足什么條件? (2)從物塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后停止運(yùn)動(dòng)共需要多少時(shí)間? 解析:(1)小物塊第一次撞前和撞后受力如圖所示,由題意可知只要第一次

17、撞前不離開(kāi)水平面,以后必定在水平面上運(yùn)動(dòng),碰撞前有FN+qv1B=mg qEL=mv 不離開(kāi)水平面的條件為FN≥0. 由上述方程解得L應(yīng)滿足L≤ . (2)由(1)可知第一次撞前v1= ,由v1=t1得t1== . 第二次撞前v2=kv1,由v2=得t2==2k , 第三次撞前v3=kv2,由v3=得t3==2k2, …… 第n次撞前vn=kvn-1,由vn=得tn==2kn-1, 故t=t1+t2+t3+…+tn= (1+2k+2k2+2k3+…+2kn-1)= . 當(dāng)小物塊停止時(shí)n→∞,有kn-1→0,故 t= . 答案:(1)L≤ (2)t= 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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