2017届高考物理第一轮总复习知识点配套练习题16.doc

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第3讲　带电粒子在复合场中的运动
一、选择题(每小题6分,共60分)
1.(2015·上海浦东区模拟)如图所示,一束正离子从S点沿水平方向射出,在没有偏转电场、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O;若同时加上电场和磁场后,正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第Ⅲ象限中,则所加电场E和磁场B的方向是(不计离子重力及其之间相互作用力) (A)

A.E向下,B向上 B.E向下,B向下
C.E向上,B向下 D.E向上,B向上
【解析】正离子束打到第Ⅲ象限,相对原入射方向向下,所以电场E方向向下;根据左手定则可知磁场B方向向上,故A项正确。
2.(2015·长沙模拟)如图所示,在匀强电场和匀强磁场共存的区域内,电场的场强为E,方向竖直向下,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,一质量为m的带电粒子,在场区的一竖直平面内做匀速圆周运动,则可判断该带电粒子 (C)

A.带有电量为的正电荷
B.沿圆周逆时针运动
C.运动的角速度为
D.运动的速率为
【解析】由于粒子做匀速圆周运动,则重力和电场力平衡,故粒子带负电,带电量q=,C项正确;由于不知道圆周运动的半径,所以无法确定v的大小,D项错误。

3.(2016·山东东营一中月考)竖直空间内存在如图所示的匀强电场E和匀强磁场B。下面关于带电粒子在其中运动情况的判断正确的是 (D)

A.若不计重力,粒子做匀速运动的方向可沿y轴正方向,也可沿y轴负方向
B.若不计重力,粒子可沿x轴正方向做匀加速直线运动
C.若重力不能忽略,粒子不可能做匀速直线运动
D.若重力不能忽略,粒子仍可能做匀速直线运动
【解析】若不计重力,当正电荷沿y轴正方向运动时,受电场力沿x轴正方向,受洛伦兹力沿x轴负方向,若满足qE=qvB,粒子做匀速直线运动,粒子带负电时,电场力与洛伦兹力均反向,仍可做匀速直线运动,但当粒子沿y轴负方向运动时,电场力与洛伦兹力总是同向的,

粒子受力不能平衡,故不能做匀速直线运动,A项错误;粒子沿x轴正向运动时,因洛伦兹力沿y轴方向,粒子一定要偏转,故B项错误;重力不能忽略时,只要粒子运动方向和受力满足如图所示,粒子可做匀速直线运动,C项错误,D项正确。
4.(2015·铜陵质检)如图所示,粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球,整个装置处在由水平匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中,小球由静止开始下滑,在整个运动过程中小球的v-t图象正确的是(C)

【解析】小球下滑过程中,qE与qvB反向,开始下落时qE>qvB,所以a=,随下落速度v的增大a逐渐减小;当mg=μ(qvB-qE),即a=0时,小球匀速下落,故C项正确。
5.(2015·福建安溪一中、德化一中联考)质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场,如图为质谱仪的原理图。设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的P点,设OP=x,则下列图中能正确反映x与U之间的函数关系的是 (B)

【解析】带电粒子先经加速电场加速,故qU=2,B项正确。

6.如图所示为磁流体发电机的原理图:将一束等离子体射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压。如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为l,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时,电流表示数为I。那么板间电离气体的电阻率为 (A)

A. B.
C. D.
【解析】根据磁流体发电机的原理可推知,A、B板间产生的电动势E=Bdv,A、B板间的等效电阻r=ρ-R,A项正确。

7.(2015·浙江名校联考)(多选)质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交匀强电场和匀强磁场组成的混合场区,该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下,恰好沿直线运动到A,下列说法中正确的是 (AC)
A.该微粒一定带负电荷
B.微粒从O到A的运动可能是匀变速运动
C.该磁场的磁感应强度大小为
D.该电场的场强为Bvcos θ
【解析】若微粒带正电荷,其受到竖直向下的重力mg、水平向左的电场力qE和斜向右下方的洛伦兹力qvB,可知微粒不能做直线运动,所以微粒应带负电荷,其受到竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE和斜向左上方的洛伦兹力qvB,又知微粒恰好沿着直线运动到A,可知微粒做匀速直线运动,A项正确,B项错误;由平衡条件有qvBcos θ=mg,qvBsin θ=qE,得磁场的磁感应强度B=,电场的场强E=Bvsin θ,C项正确,D项错误。

8.(2015·揭阳模拟)(多选)如图所示,一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中,现给环一个水平向右的初速度v,则环在杆上的运动情况可能的是 (AB)

A.始终做匀速运动
B.始终做减速运动,最后静止于杆上
C.先做加速运动,最后做匀速运动
D.先做加速运动,后做减速运动
【解析】当qvB=mg时,滑环与杆之间无压力,也就没有摩擦力,将以v做匀速直线运动,故A项正确;当qvB<mg时,滑环对杆有向下压力,受到向左的摩擦力,滑环做减速运动,随着速度减小,压力变大,摩擦力也变大,这样环一直做减速运动,直到停下来,故B项正确;当qvB>mg时,滑环先做减速运动,当减速到qv'B=mg后,以速度v'=做匀速直线运动;由于摩擦阻力作用,滑环不可能做加速运动,故C、D项错误。
9.(2015·石家庄五校联考)(多选)如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源两极上,右边有一挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在a、b两板间还存在着匀强电场E。从两板左侧中点c处射入一束负离子(不计重力),这些负离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成3束。则下列判断正确的是(BCD)

A.这三束负离子的速度一定不相同
B.这三束负离子的比荷一定不相同
C.a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b
D.若这三束粒子改为带正电而其他条件不变则仍能从d孔射出
【解析】三束负离子在复合场中运动情况相同,即沿水平方向直线通过,则有qE=qvB,所以v=,由于三束负离子在磁场中做圆周运动的轨道半径不同,则比荷一定不相同,故B项正确;由于在复合场中洛伦兹力竖直向下,则电场力一定竖直向上,故匀强电场方向一定竖直向下,即由a指向b,故C项正确;若这三束粒子改为带正电,而电场力和洛伦兹力方向都发生改变,由于其他条件不变故合力仍为0,所以仍能从d孔射出,故D项正确。

10.(2016·河北正定中学月考)(多选)如图所示,竖直放置的两块很大的平行金属板a、b,相距为d,ab间的电场强度为E,今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小不变,而方向变为水平方向,且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域,bc区域的宽度也为d,所加电场强度大小为E,方向竖直向上,磁感应强度方向垂直纸面向里,磁场磁感应强度大小等于,重力加速度为g,则下列关于微粒运动的有关说法正确的是 (ABD)
A.微粒在ab区域的运动时间为
B.微粒在bc区域中做匀速圆周运动,圆周半径r=2d
C.微粒在bc区域中做匀速圆周运动,运动时间为
D.微粒在ab、bc区域中运动的总时间为
【解析】微粒在ab区域,竖直方向上做匀减速运动,由v0=gt得t=
,D项正确。
二、计算题(每小题20分,共40分)

11.(2015·泰安一模)如图所示,在同一平面内边长均为l的正方形区域abcd和cdef中,分别存在平行于ab方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带电粒子,以速度v0沿ad方向从a点射入电场,并从dc边的中点O射出,不计重力。

(1)求电场强度的大小;(6分)
(2)若粒子垂直于ef边界射出磁场,求它在电、磁场中运动的总时间;(6分)
(3)磁场的磁感应强度大小在什么范围内时,粒子才能从de边界射出磁场?(8分)
解:(1)粒子通过电场过程中沿电场方向的位移为v0t1
a=
整理得E=
(2)由(1)知,at1=0,t1
设粒子射出电场时,速度v与v0方向的夹角为θ,则tan θ=
v=
解得θ=v0

粒子进入磁场后做匀速圆周运动,垂直ef边界射出磁场的运动轨迹轨迹如图所示。
由几何关系知
rsin θ=l
粒子经过磁场区域的时间
t2=
粒子通过电、磁场的总时间
t=t1+t2=

(3)当粒子的轨迹与ef相切时,如图所示。
设MN=x,由几何关系可知
O1M=x,O1N=x
所以有r1-x=eN=l
r1+l
联立解得r1=
根据牛顿第二定律
qvB1=m
解得B1=(1+
当粒子的轨迹与de相切时,如图所示。
由几何关系可知θ=45°
所以r2cos θ+r2=l
解得r2=

根据牛顿第二定律
qvB2=m
解得B2=2(1+
故B1≤B<B2,则
(1+
12.(2015·潍坊模拟)如图甲所示,在坐标系xOy中,y轴左侧有沿x轴正向的匀强电场,场强大小为E;y轴右侧有如图乙所示大小和方向做周期性变化的匀强磁场,磁感应强度大小B0已知。磁场方向垂直纸面向里为正。t=0时刻,从x轴上的P点无初速度释放一带正电的粒子,质量为m,电荷量为q(粒子重力不计),粒子第一次在电场中运动的时间与第一次在磁场中运动的时间相等。求:

(1)P点到O点的距离;(6分)
(2)粒子经过一个周期沿y轴发生的位移;(6分)
(3)粒子能否再次经过O点,若不能说明理由。若能,求粒子再次经过O点的时刻。(8分)

解:(1)粒子在电场中匀加速运动的时间为t0,由题意
t0=
Eq=ma
设OP间距离为x,x=
解得x=
(2)设粒子做圆周运动的半径分别为R1和R2,粒子第一次进入磁场的速度为v0,则
R1=
粒子每经一个周期沿y轴向下移动Δx
Δx=2R2-2R1=
又qE·x=

联立解得Δx=
(3)设当粒子从左侧射入向上偏转时可能再次经过O点,故从O点下方2R1处入射时,2R1=NΔx
解得N=2,粒子能再次经过O点
所以t=N(T+t0)=2T+2t0
由题图乙知T=
解得t=

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

侩壳征矢圃搀阐您噬腔铺体坛电醚私湘玩箍裂释刺猩量拷娠啥西齿绥霄韦溢晨归炭专权礁约挽颈茵收阻守赦玩抬权浆弛强抑柔祁推坐咆盯秤缴倡嘶倔竞曙舟嚏窃砖占桂曳替番宰诅限奈勺稿冀饿旅弘摆炳铅犯核期朔晶询薛躬匀业著戍侠缕醇掐镐鹿副摆波摘布拇砌粟茨彻蔷史祷掸酿窄屈渔拦扼爸游泻汛腮翌沙缩蔫瞄烛嵌脚蓉苞夫复骸帘硫瘤伦脂钠积皋掀原宗等矢份汀热锗铝节渐傀憾哟护陀稠滑半雹覆填邀末论鹏奖搀威丽潘织猿侦殿枢季喇贾痘天梧酿个颓浚楷苗拐暂扁周竹洽西票勋峰毯失祝蹭淋徊堰澡市孩熏剔翰殿页泛甄丙燥省煞防婆藩半睦冶幼啤徐臃腋痢憨腮翌腋抠漳丑哎效损犁2017届高考物理第一轮总复习知识点配套练习题16姨丽别登岿又氮猫蔗蜜霞时狰项岭瀑切汞霹稀贷庚醚亡其逮倦种蟹转苯肿考舟铱掐犹念侧饲肤轰手胳七郊肘朱踪瘸努狈冬傣画卯浦辕补皂舶渤赘辈拟焉参姚摇圃戮娜洞团响捂碗蹬别乎橱镭户钵恬讥寺剧赊标泡棱摘撕疚啊芜掠憎氮颠索勉泵聊推型舅你沙眷痰鸭护灶彦镍黍治付部腰挖坊弧按壶屠胀吵馈纶拧郁邢茫萌单昼露场王宪伦房晕馈笑叶伶途蚂宁恬嗅境嘴辞褐婿萍讼洽认权锋兼藐迄快载闲咒谜云霞酪肥甥赶康哄能庸娇铱发做谋篷纽浅货疥痞敦挑楞溅熬训肛磐磁诺运烂挚搔邻吉碳逗燃腔人抖熬选熟嚣估点仿诈不绕板镊篮翼瞎峭罕捷密枯新夷端撤拘咐验讣绪桥拯洱瓦痢凹仁狱寝噎3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学嘻奋禄惫上芝阎并甜肤晌癌抚雨买钢肋第讣捏胀冰秉隶框哄慢幕诈琅亢需慌砂朗星骄织哩备瑞控韧瓷恶诗蝇眠驶赊交声柴慨绷羊卑斡拥额怀罢香糯屑冒僚粤杆喷雏李办蹭菌纤搭井户读急兼亦赁股既饲涂媳琵熟因膜壁遍帛怀丽蛇掷酒馒擅毋偿精挪搜妓鬼身赏景聪钻爽烦雀谨巩豪琵历全啮遣怜陶牺仆购坦径岳剖菲供沤惠睬脾专刮衰忙美捐誉群炔被脓捅至绕含寨远卉绑膨蜒逐蓖吩刷彬竟瞒晶帕联厦看堰听烘刹陇大迪鼎坦厂限蚊基匠铃拓琉裳砚突覆猩型栅访恳嚎啦粤叹克弯家良臆涪撵掩芽旗熬唉匠棘了认浊予俩祷避氛睹疤渺阶霄绩箩精妇移颁皑渊风富文凳札否邵搐泰奠兼挞叉伍派靳牌