2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題八 磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2016年四川綿陽(yáng)高三診斷)如圖K8­3­1所示，平行金屬板P、Q間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，靜止的電子在O處經(jīng)加速電壓U作用后由P板上的小孔垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，打在Q板上的A點(diǎn)．現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B加倍，要使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，仍打在Q板上的A點(diǎn)，應(yīng)該使U變?yōu)樵瓉?lái)的(　　) 圖K8­3­1 A．4倍 B．2倍 C. 倍 D. 倍 2．帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱(chēng)這種電場(chǎng)為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，這種磁場(chǎng)為偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(粒子重力不計(jì))(　　) A．欲把速度不同的同種帶電粒子分開(kāi)，既可采用偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，也可采用偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng) B．欲把動(dòng)能相同的質(zhì)子和α粒子分開(kāi)，只能采用偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) C．欲把由靜止經(jīng)同一電場(chǎng)加速的質(zhì)子和α粒子分開(kāi)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均可采用 D．欲把初速度相同而比荷不同的帶電粒子分開(kāi)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均可采用 3．如圖K8­3­2所示，在第Ⅱ象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在第Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等．有一個(gè)帶電粒子以垂直于x軸的初速度v0從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，并且恰好與y軸的正方向成45°角進(jìn)入磁場(chǎng)，又恰好垂直于x軸進(jìn)入第Ⅳ象限的磁場(chǎng)．已知OP之間的距離為d，則帶電粒子在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為(　　) 圖K8­3­2 A. B.(2＋5π) C. D. 4．如圖K8­3­3所示，某種帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，射入水平放置的電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng))(　　) 圖K8­3­3 A．d隨U1變化，d與U2無(wú)關(guān) B．d與U1無(wú)關(guān)，d隨U2變化 C．d隨U1變化，d隨U2變化 D．d與U1無(wú)關(guān)，d與U2無(wú)關(guān) 5．(2017年安徽淮北第一中學(xué)高三檢測(cè))如圖K8­3­4所示，平行板電容器豎直放置，右側(cè)極板中間開(kāi)有一小孔，兩極板之間的距離為12 cm，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度大小為10 N/C，極板右側(cè)空間是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一比荷為1.6×102 C/kg的帶負(fù)電粒子，從電容器中間位置以大小為8 m/s的初速度平行于極板方向進(jìn)入電場(chǎng)中，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，從電容器極板正中間的小孔進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)帶電粒子的重力及空氣阻力．下面說(shuō)法不正確的是(　　) 圖K8­3­4 A．電容器極板長(zhǎng)度為8 ×10－2 m B．粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為16 m/s C．粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度與水平方向夾角為60° D．粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 s 二、多項(xiàng)選擇題 6．如圖K8­3­5所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，方向豎直向下，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m的帶電粒子，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則可判斷該帶電粒子(　　) 圖K8­3­5 A．帶有電荷量為的負(fù)電荷 B．沿圓周逆時(shí)針運(yùn)動(dòng) C．運(yùn)動(dòng)的角速度為 D．運(yùn)動(dòng)的速率為 7．(2017年遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)分校高三月考)如圖K8­3­6所示，長(zhǎng)均為d的兩正對(duì)平行金屬板MN、PQ水平放置，板間距離為2d，板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子從MP的中點(diǎn)O垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向以v0射入，恰沿直線從NQ的中點(diǎn)A射出；若撤去電場(chǎng)，則粒子從M點(diǎn)射出(粒子重力不計(jì))．以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖K8­3­6 A．該粒子帶正電 B．該粒子帶正電、負(fù)電均可 C．若撤去磁場(chǎng)，則粒子射出時(shí)的速度大小為2v0 D．若撤去磁場(chǎng)，則粒子射出時(shí)的速度大小為v0 8．(2017年河北石家莊辛集中學(xué)高三第三次階段測(cè)試)如圖K8­3­7所示，在xOy 坐標(biāo)系中， y>0 的范圍內(nèi)存在著沿 y 軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在 y<0 的范圍內(nèi)存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(方向未畫(huà)出)．現(xiàn)有一質(zhì)量為 m，電荷量大小為－q(重力不計(jì))的帶電粒子，以初速度 v0(v0沿 x 軸正方向)從 y 軸上的 a 點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，恰好從 x 軸上的 d 點(diǎn)第一次進(jìn)入磁場(chǎng)，然后從O點(diǎn)第一次離開(kāi)磁場(chǎng)．已知Oa＝l，Od＝2l，則(　　) 圖K8­3­7 A．電場(chǎng)強(qiáng)度E＝ B．電場(chǎng)強(qiáng)度E＝ C．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝　 D．磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝　 三、非選擇題 9．如圖K8­3­8所示，在xOy直角坐標(biāo)系中，第Ⅰ象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第Ⅱ象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)．初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過(guò)y軸上的P點(diǎn)且垂直y軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點(diǎn)．已知OA＝OC＝d.求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(粒子的重力不計(jì))． 圖K8­3­8 10．(2017年寧夏銀川一中高三五次月考)如圖K8­3­9所示，虛線MN下方空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，豎直面內(nèi)固定一半徑r＝1 m的絕緣且粗糙的半圓形軌道CD，該軌道的最高點(diǎn)D恰位于虛線MN上，最低點(diǎn)C的切線方向與水平方向夾角為θ＝37°.某一質(zhì)量m0＝4 kg的帶電物塊以v＝1 m/s的速度水平向右飛行，在A點(diǎn)突然爆炸，分成質(zhì)量相等的兩塊，其中一塊以1.2 m/s的速度向相反方向飛出，另一塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，恰好從D點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入半圓形軌道，沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)至末端點(diǎn)C時(shí)速度大小為6 m/s，且剛好能沿切線方向做直線運(yùn)動(dòng)．已知 sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，試求： (1)物塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大?。? (2)沿軌道運(yùn)動(dòng)的物塊帶何種電荷？電荷量是多少？ (3)物塊在半圓形軌道中克服摩擦力所做的功． 圖K8­3­9 11．(2017年江西南昌十所省重點(diǎn)中學(xué)高三二模)如圖K8­3­10所示，半徑r＝0.06 m的半圓形無(wú)場(chǎng)區(qū)的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)O處，半徑r′＝0.1 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.075 T的圓形有界磁場(chǎng)區(qū)的圓心坐標(biāo)為(0,0.08 m)，平行金屬板MN的極板長(zhǎng)l＝0.3 m，間距d＝0.1 m，極板間所加電壓U＝6.4×102 V，其中N極板上收集粒子全部中和吸收．一位于O處的粒子源向第Ⅰ、Ⅱ象限均勻地發(fā)射速度大小v＝6.0×105 m/s的帶正電粒子，經(jīng)圓形磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，從第Ⅰ象限出射的粒子速度方向均沿x軸正方向，若粒子重力不計(jì)、比荷＝108 C/kg，不計(jì)粒子間的相互作用力及電場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求： (1)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑r0. (2)從坐標(biāo)(0,0.18 m)處射出磁場(chǎng)的粒子，其在O點(diǎn)入射方向與y軸夾角θ. (3)N板收集到的粒子占所有發(fā)射粒子的比例η. 圖K8­3­10