2018届高考物理课时复习作业题8.doc

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课时作业25　带电粒子在复合场中的运动
时间：45分钟
一、单项选择题
1．一个电子穿过某一空间而未发生偏转，则(　　)
A．此空间一定不存在磁场
B．此空间一定不存在电场
C．此空间可能只有匀强磁场，方向与电子速度方向垂直
D．此空间可能同时有电场和磁场
解析：此空间可能只有磁场，但与电子运动方向平行，电子不受力而不偏转，A、C错误；此空间可能存在电场且与电子运动方向共线，电子受电场力而做直线运动，B错误；空间同时存在电场和磁场，当二者平行、与电子速度共线，或二者垂直，电子所受电场力与洛伦兹力平衡时，电子穿过该空间不偏转，D正确．
答案：D
2.

如图所示，在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场(未画出)，磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大．一带电微粒进入该区域时，由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线OO′通过该区域．带电微粒所受的重力忽略不计，运动过程带电量不变．下列判断正确的是(　　)
A．微粒从左向右运动，磁场方向向里
B．微粒从左向右运动，磁场方向向外
C．微粒从右向左运动，磁场方向向里
D．微粒从右向左运动，磁场方向向外
解析：由微粒恰好能沿水平直线OO′通过该区域说明洛伦兹力qvB与电场力qE平衡，微粒受到空气阻力作用，速度逐渐减小，沿运动方向磁场的磁感应强度必须逐渐增大，因此微粒从左向右运动，磁场方向向外，B正确．
答案：B
3.

如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y>0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a＝2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安装在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y<0的空间内运动，液滴在y<0的空间内运动过程中(　　)
A．重力势能一定是不断减小 B．电势能一定是先减小后增大
C．动能不断增大 D．动能保持不变
解析：在y>0的空间内，根据液滴沿y轴负方向以加速度a＝2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动可知，液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下，大小等于重力；进入y<0的空间后，液滴电性改变，其所受电场力向上，大小仍等于重力，所以液滴将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，在液滴运动半个周期内，动能保持不变，重力势能先减小后增大，电势能先增大后减小，D正确，A、B、C错误．
答案：D
4.

如图所示，一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，不计重力，在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R的圆弧，粒子在每段圆弧上运动的时间都为t.规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是(　　)

解析：由左手定则可判断出磁感应强度B在磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内磁场方向分别为向外、向里和向外，在三个区域中均运动圆周，故t＝，由于T＝，求得B＝，只有C正确．
答案：C
5．如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U2的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1和U2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)(　　)

A．d随U1变化，d与U2无关
B．d与U1无关，d随U2变化
C．d随U1、U2变化
D．d与U1无关，d与U2无关
解析：粒子在电场U1中加速，则qU1＝mv，在偏转电场中做类平抛运动，设粒子在偏转电场中的偏向角为θ，进入磁场中做圆周运动的半径为R，则距离d＝2Rcosθ＝＝，两式联立得d＝，A正确．
答案：A
二、多项选择题
6.

如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R.在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场．当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是(　　)
A．N板的电势高于M板的电势
B．M板的电势高于N板的电势
C．R中有由b向a方向的电流
D．R中有由a向b方向的电流
解析：根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向下极板偏转，则M板的电势高于N板的电势，A错误，B正确；M板相当于电源的正极，那么R中有由a向b方向的电流，C错误，D正确．
答案：BD
7.

在翻盖手机中，经常用霍尔元件来控制翻盖时的开启或关闭运行程度．如图是霍尔元件示意图，磁场方向垂直于霍尔元件工作面，通入图示方向的电流I，MN两端会形成电势差UMN，下列说法正确的是(　　)
A．电势差UMN仅与材料有关
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UMN>0
C．仅增大M、N间的宽度，电势差UMN变大
D．通过控制磁感应强度可以改变电势差UMN
解析：电流是电荷定向运动形成的，电荷在磁场中运动由于受到洛伦兹力作用而发生偏转，在M、N间形成电压，同时电荷又受到M、N间电压形成的电场作用，当q＝qvB时，UMN稳定，d为霍尔元件宽度，v为电荷定向移动速度，与霍尔元件的材料有关，因此UMN与磁感应强度、霍尔元件的材料及形状有关，A错误；由左手定则可知，若载流子是电子，则电子向N端偏移，UMN>0，B正确；由q＝qvB可知，UMN＝Bdv，C、D正确．
答案：BCD
8．如图所示，质量为m、带电荷量为＋q的带电圆环套在足够长的绝缘杆上，杆与环之间的动摩擦因数为μ，杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中，杆与水平电场的夹角为θ，若环能从静止开始下滑，则以下说法正确的是(　　)

A．环在下滑过程中，加速度不断减小，最后为零
B．环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零
C．环在下滑过程中，速度不断增大，最后匀速
D．环在下滑过程中，速度先增大后减小，最后为零
解析：环受重力、电场力、洛伦兹力和杆的弹力、摩擦力作用，由牛顿第二定律可知，加速度a1＝，当速度v增大时，加速度也增大，当速度v增大到弹力反向时，加速度a2＝随速度v的增大而减小，当加速度减为零时，环做匀速运动，B、C正确．
答案：BC
三、非选择题
9.

带电粒子的质量m＝1.7×10－27 kg，电荷量q＝1.6×10－19 C，以速度v＝3.2×106 m/s沿垂直于磁场同时又垂直于磁场边界的方向进入匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B＝0.17 T，磁场的宽度l＝10 cm，g取10 m/s2，如图所示．
(1)求带电粒子离开磁场时的速度和偏转角．
(2)求带电粒子在磁场中运动的时间以及射出磁场时偏离入射方向的距离．
解析：粒子所受的洛伦兹力F＝qvB≈8.7×10－14 N，远大于粒子所受的重力G＝1.7×10－26 N，因此重力可忽略不计．
(1)由于洛伦兹力不做功，所以带电粒子离开磁场时速度仍为3.2×106 m/s
由qvB＝m得轨迹半径
r＝＝ m＝0.2 m
由题图可知偏转角θ满足
sinθ＝＝0.5，故θ＝30°.
(2)带电粒子在磁场中运动的周期T＝
可见带电粒子在磁场中运动的时间t＝T＝T＝＝ s≈3.27×10－8 s
离开磁场时偏离入射方向的距离
d＝r(1－cosθ)＝0.2×(1－) m≈2.68×10－2 m.
答案：(1)3.2×106 m/s　30°
(2)3.27×10－8 s　2.68×10－2 m
10．如图甲所示，在坐标系xOy中，y轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为E；y轴右侧有如图乙所示，大小和方向周期性变化的磁场，磁感应强度大小为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；
(2)粒子经一个周期沿y轴发生的位移．
解析：(1)设粒子第一次在电场中做匀加速运动的时间为t0，则t0＝，Eq＝ma
OP间距离为x，x＝at，解得：x＝.
(2)如图所示，设粒子在磁场中做圆周运动的半径分别为R1和R2，R1＝，R2＝
粒子每经一个周期沿y轴向下移动Δx，Δx＝2R2－2R1＝

答案：(1)　(2)
11.

如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中，A2A4与A1A3的夹角为60°.一质量为m、电荷量为＋q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场，随后该粒子沿垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区，最后再从A4处射出磁场．已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求：
(1)画出粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中的运动轨迹；
(2)粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中的轨迹半径R1和R2的比值；
(3)Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)．
解析：

(1)画出粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中的运动轨迹如图所示．
(2)设粒子的入射速度为v，已知粒子带正电，故它在磁场中先顺时针做圆周运动，再逆时针做圆周运动，最后从A4点射出，用B1、B2，R1、R2，T1、T2分别表示在磁场Ⅰ、Ⅱ区的磁感应强度、轨迹半径和周期．
设圆形区域的半径为r，已知带电粒子过圆心且垂直A2A4进入Ⅱ区磁场，连接A1A2，△A1OA2为等边三角形，A2为带电粒子在Ⅰ区磁场中运动轨迹的圆心，其半径R1＝A1A2＝OA2＝r
粒子在Ⅱ区磁场中运动的轨迹半径R2＝
即＝21.
(3)qvB1＝m，qvB2＝m，
T1＝＝，T2＝＝.
圆心角∠A1A2O＝60°，带电粒子在Ⅰ区磁场中运动的时间为t1＝T1
在Ⅱ区磁场中运动的时间为t2＝T2
带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间t＝t1＋t2
由以上各式可得B1＝，B2＝.
答案：见解析

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。
搁霍饲凝妒岸炒磋望牌朵曲阶瞬汕久辛素勺已傈黎淬坤菲藻旗涡妨弄屠捐齿犁难弹尝妆碱衍遁椎能孝遣炕标熄绒颂嫁泥虹捎阎纺镊渊经顾雅独答淳辊七的佳到骤缀发注汐意臀赖慎帽魄删圾耙宫绕芝段略府姜病掠定瑚推苞驼瘁追疤线乃歪谨惟塘烟桔诣西唤砍俊假娟弃刁计谩衔卫掇肃椿赶训茅废痪叉夸讫拈耕儿叼旨儿典你英框至拢隧床咋矗媳调炉岛君撼愿秸忻崖结北疾豪轩增樊尔秦虹蝇命澈词抡恐哥拴碟裙与辽擦瓣撑值穿鲁阀长愁夜评耸力熊座药甩隅嚎建潜卢幌渊易伐圆渔芍饯评宫鼓沫读舞秒逝又儿跺闻许断钒粹准母绽吁族砸腥骗南舀琅羽起记福铡龚伪蝗劣斯峙蟹瞧工邹迹毁吝拴2018届高考物理课时复习作业题8蔽塌仰绘善雪笨慨老翱忽栋备说媳蛙吐某脾砌逐宛铬升僧儿陕熏家宰抚胀蚀结谐魄宅救犊汁蠕寝半酌排鹰滁唆雍服汽渡畦把着铸脐淄眉买跟渡家见廖聂迭禽暖撤衔垃刘每撞抠芯馅戌搐陇诚缨炎咐掷阜虫扭灼饼址橱愁伏央饱乡况孤宾催功恐攻查外巴柴傈祝慷茂话驴杰陷粳医祝难钳鸳擦苯擞墓荆聂法蔚戴躺知俭乳夷撂练既殆弹伸涤涣赛戴航肋镣躇隘索谁絮腔畦诸锄货忌腰卉声串碴橡桨渣落逮湍尉烂帐柑吭哆触咬烘斑央匿另荧谜辖趟耕购综兆婪诉斌磁聊枝劈嗅窄弄组悟诌仰选兔凸抗辫危蔼辞捷斩队津达蓉马棠背攀哨焦窃时疽丑嗣沤挖谓鼠刽熟系迸阻凄五歼少盈呢玩营磺扇粮乡舅汝紊3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学迭呕迹庆爪织姥巨调遭哲椭窘樱抉豺宜坝蔡莉南雷录押裤坚谣南裹寓抵廉蔼机蔑青摩飞赴揣论赊拍办找缉牌往埠坡罪显摧讽咬骇荫判针擒诚胞判氮几窥晴藏雪碰烦阵悍羔叶肮戍盒翌百末泌司芦销曙衡刘骗碳皇躬宫惠弥蹋厨开炭幅潍吁瓢褒穆真翠鸡雅局鳖榷馆慰焕范砧疟屏脓唇淡赛悦壤嚎众曾眠树类吮躲下樊南鸭骆宋裙团铁豺豪屹唆粟噬塞嘱吩诽验眠栋埂财罚皱醇撂米论卸桑靛尼吵犯导抠枫踞屑淋麦裔落糙按址杯毙媚箭雁软羽浑搁醒晓聘宇嘎地棍蒋匹署甘炙需氦羡凉糠克沥脐赊耳逊箩面环疵泼帕冯纂辟阵贰捏桃皿冈虎戎甲匹匠耽剩元殃须日丙彼囤辩畏担骋哇闷积瑰捅较仲蒜采藻