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2022年高三物理二輪復習 第1部分 專題1 力與運動 第4講 電場和磁場中的曲線運動課時作業(yè)集訓

上傳人:xt****7 文檔編號:105062538 上傳時間:2022-06-11 格式:DOC 頁數(shù):8 大?。?06.52KB
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1、2022年高三物理二輪復習 第1部分 專題1 力與運動 第4講 電場和磁場中的曲線運動課時作業(yè)集訓 一、選擇題(1~3題為單項選擇題,4~6題為多項選擇題) 1.從太陽和其他星體發(fā)射出的高能粒子流,在射向地球時,由于地磁場的存在,改變了運動方向,對地球起到了保護作用.如圖為地磁場的示意圖(虛線,方向未標出),赤道上方的磁場可看成與地面平行.若有來自宇宙的一束粒子流,其中含有α(氦核)、β(電子)、γ(光子)射線以及質子,沿與地球表面垂直的方向射向赤道上空,則在地磁場的作用下(  ) A.α射線沿直線射向赤道 B.β射線向西偏轉 C.γ射線向東偏轉 D.質子向北偏轉 解析: 赤道上

2、方磁場方向與地面平行、由南向北,根據(jù)左手定則可知,帶正電的α射線、質子向東偏轉,帶負電的β射線向西偏轉,不帶電的γ射線不偏轉,B項正確. 答案: B 2.如圖所示,直線MN上方有垂直紙面向里的勻強磁場,電子1從磁場邊界上的a點垂直MN和磁場方向射入磁場,經(jīng)t1時間從b點離開磁場.之后電子2也由a點沿圖示方向以相同速率垂直磁場方向射入磁場,經(jīng)t2時間從a、b連線的中點c離開磁場,則為(  ) A.         B.2 C. D.3 解析: 兩電子進入同一勻強磁場中,由圓周運動半徑公式R=可知,兩電子軌跡半徑相同.電子1垂直MN射入勻強磁場,由幾何知識可知,電子1在磁場中運動軌跡

3、所對圓心角為π,電子2在磁場中運動軌跡所對圓心角為.由周期公式T=可知,兩電子運動周期相同,故運動時間之比等于軌跡所對圓心角之比,即t1∶t2=3∶1,D項正確. 答案: D 3.如圖所示,兩平行金屬極板之間有一勻強電場,金屬板長為L,一帶電粒子以速度v0垂直于場強方向沿上極板邊緣射入勻強電場,剛好貼下極板邊緣飛出,如果帶電粒子以某一垂直于場強方向的初速度v1射入電場并能從其中射出,當它的豎直位移等于板間距d時,它的水平射程為2L(軌跡未畫出).則粒子進入電場的初速度v1等于(  ) A.v0 B.v0 C.v0 D.2v0 解析: 設粒子在電場中的加速度為a.第一次,粒子恰好從

4、下極板的邊緣飛出,粒子做類平拋運動,有L=v0t,d=at2,解得:v0=L .第二次,由類平拋運動的推論知粒子好像是從上極板的中點沿直線飛出,由幾何相似可得,粒子飛出電場時豎直方向的位移為y=,可得L=v1t′,y==at′2,解得:v1=L =v0,故C正確. 答案: C 4.(xx·河南省開封第二次模擬)如圖所示,MPQO為有界的豎直向下的勻強電場,電場強度為E,ACB為光滑固定的半圓形絕緣軌道,圓軌道半徑為R,圓心為O,A、B為圓水平直徑的兩個端點,OC豎直.一個質量為m、電荷量為-q的帶電小球,從A點正上方高為H處由靜止釋放,并從A點沿切線進入半圓軌道.不計空氣阻力及一切能量

5、損失,關于帶電小球的運動情況,下列說法正確的是(  ) A.小球一定能從B點離開軌道 B.小球在AC部分可能做勻速圓周運動 C.若小球能從B點離開,上升的高度一定小于H D.小球到達C點的速度可能為零 解析: 由于題中沒有給出H與R、E的關系,所以小球不一定能從B點離開軌道;若重力大小等于電場力,小球在AC部分做勻速圓周運動.由于小球在AC部分運動時電場力做負功,所以若小球能從B點離開,上升的高度一定小于H;若小球到達C點的速度為零,則電場力大于重力,則小球不可能沿半圓軌道運動,所以小球到達C點的速度不可能為零. 答案: BC 5.(xx·四川理綜·7)如圖所示,S處有一電子

6、源,可向紙面內任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面,在紙面內的長度L=9.1 cm,中點O與S間的距離d=4.55 cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度B=2.0×10-4 T.電子質量m=9.1×10-31 kg,電荷量e=-1.6×10-19 C,不計電子重力.電子源發(fā)射速度v=1.6×106 m/s的一個電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l,則(  ) A.θ=90°時,l=9.1 cm B.θ=60°時,l=9.1 cm C.θ=45°時,l=4.55 cm D.θ=30°時,l=4.55 cm 解

7、析: 電子在勻強磁場運動的軌道半徑為 R==4.55 cm 電子沿逆時針方向做勻速圓周運動,當θ=90°時,豎直向下發(fā)射的粒子恰好打到N點,水平向右發(fā)射的粒子恰好打到M點,如圖甲所示,故l=L=9.1 cm,A正確;當θ=30°時,豎直向下發(fā)射的粒子,恰好打到N點,由幾何關系知,另一臨界運動軌跡恰好與MN相切于O點,如圖乙所示,故粒子只能打在NO范圍內,故l==4.55 cm,D正確;進而可分析知當θ=45°或θ=60°時,粒子打到板上的范圍大于ON小于NM,即4.55 cm

8、場中,從傾角為θ的斜面上的M點水平拋出一個帶負電小球,小球的初速度為v0,最后小球落在斜面上的N點.在已知θ、v0和小球所受的電場力大小F及重力加速度g的條件下,不計空氣阻力,則下列判斷正確的是(  ) A.可求出小球落到N點時重力的功率 B.由圖可知小球所受的重力大小可能等于電場力 C.可求出小球從M點到N點的過程中電勢能的變化量 D.可求出小球落到N點時速度的大小和方向 解析: 質量未知,故無法求重力功率,故A錯誤;小球做類平拋運動,重力與電場力的大小不確定,可能兩者相等,故B正確;小球從M點到N點的過程中電勢能的變化量ΔEp=Fy=F·,由于加速度a無法求出,所以電勢能的變

9、化量不能求出,故C錯誤;利用平拋知識有===tan θ,速度偏向角設為α,則tan α==2tan θ,則得:vy=2v0tan θ,故vN==v0,D正確. 答案: BD 二、非選擇題 7.如圖所示,x軸上方有寬為L、方向水平向右的勻強電場,一質量為m(重力不計)、帶電荷量為+q(q>0)的粒子從y軸上的A點以初速度v0沿y軸負方向射入電場,粒子從x軸上的B點沿與x軸正方向成37°角的方向射出磁場,并打在x軸下方的接收屏上C點(沒畫出),已知粒子從B到C的運行時間與粒子在電場中的運行時間相同,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8. (1)求勻強電場的電場強度E的大?。?

10、 (2)求粒子接收屏上C點到y(tǒng)軸的水平距離; (3)若粒子是質量為m、帶電荷量為+q的液滴,重力加速度為g,若要求液滴也能通過B點,則液滴的初速度應為多少? 解析: (1)粒子從A到B做類平拋運動,由類平拋規(guī)律知 L=v0t,vx=t,OB=t,vB= 在B點有tan 37°=,即vx=v0 聯(lián)立得E=,OB=L,vB=v0. (2)粒子從B到C做勻速直線運動,由題意知BC=vBt=L 所以接收屏上C點到y(tǒng)軸的水平距離s=OB+BC·cos 37°=2L. (3)若粒子變?yōu)橐旱?,設液滴的初速度為v,則液滴沿y軸做初速度為v的勻加速直線運動,沿x軸做初速度為零的勻加速直線運動,因

11、水平方向各量均沒變,所以液滴的運行時間仍為t,則L=vt+gt2,代入t值得v=v0-. 答案: (1) (2)2L (3)v0- 8.(xx·四川綿陽南山中學月考)如圖所示,桌面上有一輕質彈簧,左端固定在A點,自然狀態(tài)時其右端B點位于桌面右側邊緣.水平桌面右側有一豎直放置、半徑R=0.3 m的光滑半圓軌道MNP,桌面與軌道相切于M點.在以MP為直徑的右側和水平半徑ON的下方部分有水平向右的勻強電場,場強的大小E=.現(xiàn)用質量m0=0.4 kg的小物塊a將彈簧緩慢壓縮到C點,釋放后彈簧恢復原長時物塊恰停止在B點.用同種材料、質量為m=0.2 kg、帶+q的絕緣小物塊b將彈簧緩慢壓縮到C點,釋

12、放后,小物塊b離開桌面由M點沿半圓軌道運動,恰好能通過軌道的最高點P.(g取10 m/s2)求: (1)小物塊b經(jīng)過桌面右側邊緣B點時的速度大??; (2)釋放后,小物塊b在運動過程中克服摩擦力做的功; (3)小物塊b在半圓軌道運動中最大速度的大?。? 解析: (1)在P點,mg=m, 由B到P由動能定理得qER-2mgR=mv-mv, 解得vB=3 m/s. (2)由C到B,對物塊a由能量守恒定律得Ep=μm0gxCB, 由C到B,對物塊b由能量守恒定律得Ep=μmgxCB+mv, 摩擦力做功Wf=μmgxCB, 解得Wf=0.9 J. (3)物塊b與圓心連線與豎直方向

13、的夾角為45°位置時(設為D),速度最大,B→D,由動能定理得 qERsin 45°-mgR(1-cos 45°)=mv-mv, 解得vD= m/s. 答案: (1)3 m/s (2)0.9 J (3) m/s 9.(xx·湖北部分重點中學聯(lián)考)如圖,一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面(紙面),O為圓心.在柱形區(qū)域內加一方向垂直于紙面向外的勻強磁場,一質量為m、電荷量為+q的粒子沿圖中直徑從圓上的A點射入柱形區(qū)域,在圓上的D點離開該區(qū)域,已知圖中θ=120°,現(xiàn)將磁場換為豎直向下的勻強電場,同一粒子以同樣速度沿直徑從A點射入柱形區(qū)域,也在D點離開該區(qū)域.若磁感應強度大小為B,不計

14、重力,試求: (1)電場強度E的大??; (2)經(jīng)磁場從A到D的時間與經(jīng)電場從A到D的時間之比. 解析: (1)加磁場時,粒子從A到D有 qBv0=m① 由幾何關系有r=Rtan =R② 加電場時,粒子從A到D有 R+Rcos 60°=v0t③ Rsin 60°= t2④ 聯(lián)立①②③④得E=. (2)粒子在磁場中運動時,由幾何關系可知圓心角為α=60°. 運動周期T==, 在磁場中的運動時間t′=T=. 由①②③④得粒子經(jīng)電場從A到D的運動時間t=. 即=. 答案: (1) (2) 10.如圖所示,在平面直角坐標系中的三角形FGH區(qū)域內存在著垂直紙面向里的

15、勻強磁場,磁感應強度大小為B,三點坐標分別為F(-3L,5L)、G(-3L,-3L)、H(5L,-3L).坐標原點O處有一體積可忽略的粒子發(fā)射裝置,能夠連續(xù)不斷地在該平面內向各個方向均勻地發(fā)射速度大小相等的帶正電的同種粒子,單位時間內發(fā)射粒子數(shù)目穩(wěn)定.粒子的質量為m,電荷量為q,不計粒子間的相互作用以及粒子的重力. (1)速率在什么范圍內所有粒子均不可能射出該三角形區(qū)域? (2)如果粒子的發(fā)射速率為,設在時間t內粒子源發(fā)射粒子的總個數(shù)為N,在FH邊上安裝一個可以吸收粒子的擋板,那么該時間段內能夠打在擋板FH上的粒子有多少?并求出擋板上被粒子打中的長度. 解析: (1)如圖所示,以OM

16、為直徑的粒子在運動過程中剛好不飛離磁場,可以保證所有粒子均不能射出三角形區(qū)域. 根據(jù)數(shù)學幾何關系,OM=2r0=L 根據(jù)牛頓第二定律qv0B=m 可得滿足v0≤ 的粒子均不可能射出該三角形區(qū)域 (2)當粒子速率v=時,可求得其做圓周運動半徑r= L 如圖所示,當粒子的入射速度方向沿OM的反方向時,運動軌跡與FH相切于J點;當粒子的入射速度方向沿OM時,運動軌跡與FH相切于I點,介于這二者之間的入射粒子均可打在擋板FH上,共計N/2 擋板上被粒子打中的長度為圖中IK之間的距離,其中IM=r=L OK=2r=2L MK==L 擋板上被粒子打中的長度IK=(+)L 答案: (1)v0≤ (2)(+)L

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