高考物理二輪復習專題三電場和磁場能力訓練帶電粒子在組合場復合場中的運動

1、專題能力訓練10帶電粒子在組合場、復合場中的運動(時間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。在每小題給出的四個選項中,16題只有一個選項符合題目要求,78題有多個選項符合題目要求。全部選對的得7分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分)1.圖為“濾速器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板,其電容為C,板間距離為d,平行板內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B。a、b板帶上電荷,可在平行板內(nèi)產(chǎn)生勻強電場,且電場方向和磁場方向互相垂直。一帶電粒子以速度v0經(jīng)小孔O進入正交電磁場可沿直線OO運動,由O射出,粒子所受重力不計,則a板所帶電荷量情況是()A.

2、帶正電,其電荷量為CBv0dB.帶負電,其電荷量為Bdv0CC.帶正電,其電荷量為CBdv0D.帶負電,其電荷量為Bv0Cd2.1922年英國物理學家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學獎。若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示,則下列說法正確的是()A.該束帶電粒子帶負電B.速度選擇器的P1極板帶負電C.在B2磁場中運動半徑越大的粒子,質(zhì)量越大D.在B2磁場中運動半徑越大的粒子,比荷qm越小3.如圖所示,一帶電塑料小球質(zhì)量為m,用絲線懸掛于O點,并在豎直平面內(nèi)擺動,最大擺角為60,水平磁場垂直于小球擺動的平面。當小球自左方擺到最低點時,懸線上的張力恰為零,則小球自

3、右方最大擺角處擺到最低點時懸線上的張力為()A.0B.2mgC.4mgD.6mg4.(2017陜西西安模擬)如圖所示,虛線區(qū)域空間內(nèi)存在由勻強電場E和勻強磁場B組成的正交或平行的電磁復合場,有一個帶正電小球(電荷量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁復合場上方的某一高度自由落下,那么帶電小球可能沿直線通過的是()A.B.C.D.5.如圖所示,一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相等的離子,經(jīng)過由正交的勻強電場和勻強磁場組成的速度選擇器后,進入另一個勻強磁場中并分裂為A、B束,下列說法正確的是()A.組成A、B束的離子都帶負電B.組成A、B束的離子質(zhì)量一定不同C.A束離子的比荷qm大于B束離子的比荷D.速

4、度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外6.(2016全國卷)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(zhì)子重很多倍的離子,其示意圖如圖所示,其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場加速,經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場。若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速,為使它經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場,需將磁感應強度增加到原來的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A.11B.12C.121D.1447.(2017河北衡水模擬)如圖所示,一對間距可變的平行金屬板C、D水平放置,兩板間有垂直于紙面向里的勻強磁場B。兩板通過滑動變阻器與鉛蓄電池相連,這種鉛蓄電池能快速轉(zhuǎn)換到“逆變”狀態(tài),即外界電壓過低時

5、能向外界提供一定的供電電壓,當外界電壓超過某一限定值時可轉(zhuǎn)換為充電狀態(tài)。閉合開關(guān)S后,有一束不計重力的帶正電粒子從左側(cè)以一定的速度v0射入兩板間恰能做直線運動。現(xiàn)對入射粒子或?qū)ρb置進行調(diào)整,則下列有關(guān)描述正確的是()A.若僅將帶正電的粒子換成帶負電的粒子,也能直線通過B.若只增大兩板間距到一定程度,可使鉛蓄電池處于充電狀態(tài)C.若將滑動變阻器的滑片P向a端滑動,可提高C極板的電勢D.若只減小入射粒子的速度,可使鉛蓄電池處于充電狀態(tài)8.如圖所示,xOy平面的第一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外,磁感應強度B=1 T的勻強磁場,ON為處于y軸負方向的彈性絕緣薄擋板,長度為 9 m,M點為x軸正方向上一

6、點,OM=3 m?，F(xiàn)有一個比荷大小為qm=1.0 C/kg,可視為質(zhì)點的帶正電的小球(重力不計),從擋板下端N處小孔以不同的速度向x軸負方向射入磁場,若與擋板相碰就以原速率彈回,且碰撞時間不計,碰撞時電荷量不變,小球最后都能經(jīng)過M點,則小球射入的速度大小可能是()A.3 m/sB.3.75 m/sC.4.5 m/sD.5 m/s二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(14分)在如圖所示的直角坐標系中,有沿y軸正方向(豎直向上方向)磁感應強度大小為B的勻強磁場,現(xiàn)在坐標原點O固定一電荷量為Q的正點電荷,一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正點電荷微粒恰好能以y軸上的O1點為圓心在水平面內(nèi)做勻速圓周運動

7、,角速度為,已知當?shù)刂亓铀俣葹間。試求圓心O1的y坐標。10.(15分)如圖所示,足夠長、寬度l1=0.1 m、方向向左的有界勻強電場電場強度E=70 V/m,電場左邊是足夠長、寬度l2=0.2 m、磁感應強度B=210-3 T的有界勻強磁場。一帶電粒子電荷量q=+3.210-19 C,質(zhì)量m=6.410-27 kg,以v=4104 m/s的速度沿OO垂直射入磁場,在磁場中偏轉(zhuǎn)后進入右側(cè)的電場,最后從電場右邊界射出。(粒子重力不計)求:(1)帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑和時間;(2)帶電粒子飛出電場時的速度大小。11.(15分)(2017天津理綜)平面直角坐標系xOy中,第象限存在垂直于平

8、面向里的勻強磁場,第象限存在沿y軸負方向的勻強電場,如圖所示。一帶負電的粒子從電場中的Q點以速度v0沿x軸正方向開始運動,Q點到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標原點O離開電場進入磁場,最終從x軸上的P點射出磁場,P點到y(tǒng)軸距離與Q點到y(tǒng)軸距離相等。不計粒子重力,求:(1)粒子到達O點時速度的大小和方向;(2)電場強度和磁感應強度的大小之比。專題能力訓練10帶電粒子在組合場、復合場中的運動1.C2.D3.C4.B5.C6.D7.AB8.ABD9.答案mgqB-m2解析微粒受力如圖所示,設帶電微粒做勻速圓周運動半徑為R,圓心O1的縱坐標為y,圓周上一點與坐標原點的連線和y軸夾角為,則tan

9、=Rymg=F電cosBqR-F電sin=m2R即得mgqRB-m2R=yR所以圓心O1的y坐標y=mgqB-m2。10.答案(1)0.4 m5.210-6 s(2)3104 m/s解析(1)帶電粒子在磁場中運動時,由牛頓運動定律,有qvB=mv2RR=mvqB=6.410-2741043.210-19210-3m=0.4m。軌跡如圖所示:由l2=Rsin得=6又t=2T=m6qB=610-5s5.210-6s。(2)由動能定理得12mv右2-12mv2=-Eql1v右=3104m/s。11.答案(1)2v0,與x軸正方向成45角斜向上(2)v02解析(1)在電場中,粒子做類平拋運動,設Q點到x軸距離為l,到y(tǒng)軸距離為2l,粒子的加速度為a,運動時間為t,有2l=v0tl=12at2設粒子到達O點時沿y軸方向的分速度為vyvy=at設粒子到達O點時速度方向與x軸正方向夾角為,有tan=vyv0聯(lián)立式得=45即粒子到達O點時速度方向與x軸正方向成45角斜向上。設粒子到達O點時速度大小為v,由運動的合成有v=