2020屆高三物理總復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)25帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)新人教版

1、課時(shí)作業(yè)25帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：45分鐘 滿分：100分1目前有一種磁強(qiáng)計(jì)，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖1所示，電路有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體中通有沿 x軸正方向、大小為I的電流已知金屬導(dǎo)體 單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的 定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng).兩電極M N均與金屬導(dǎo)體的前后兩側(cè)接觸，用電壓表測 出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢差為 U.則磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和電極 M N的正負(fù)A.nebUT，M正、n eaUM正、C.nebU M 負(fù)、n eaU一D.，M負(fù)、解析：由左

2、手定則知，金屬中的電子在洛倫茲力的作用下將向前側(cè)面聚集，故M負(fù)、N正.由 F電=F洛即_e= Bev， I = nevS= nevab，得 B=:. aI答案：C圖22. 如圖2所示，實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)勻強(qiáng)電場的電場線， 電場線與水平方向成a角，水平方向的勻強(qiáng)磁場與電場正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線I做直線 運(yùn)動(dòng)，I與水平方向成B角，且a B,則下列說法中錯(cuò)誤的是（）A. 液滴一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)B. 液滴一定帶正電C. 電場線方向一定斜向上D. 液滴一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：在電磁場復(fù)合區(qū)域粒子一般不會(huì)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，因速度變化洛倫茲力變化，合外力一般變化，如果 v/ B, f洛=0，也

3、可以做勻變速運(yùn)動(dòng).答案：A3. 在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場與磁場， 一質(zhì)量為m的帶正電小球，在該 區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，關(guān)于場的分布情況可能的是（）A. 該處電場方向和磁場方向垂直B. 電場豎直向上，磁場垂直紙面向里C. 電場斜向里側(cè)上方，磁場斜向外側(cè)上方，均與v垂直D. 電場水平向右，磁場垂直紙面向里解析：帶電小球在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)一定受重力和電場力，是否受洛倫茲力需具體 分析.A選項(xiàng)中若電場、磁場方向與速度方向垂直，則洛倫茲力與電場力垂直，如 果與重力的合力為0就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).B選項(xiàng)中電場力、洛倫茲力都向上，若與重 力合力為0,也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).C選項(xiàng)中電場力斜向里側(cè)上

4、方，洛倫茲力向外側(cè)下方， 若與重力的合力為0,就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).D選項(xiàng)三個(gè)力的合力不可能為0,因此選項(xiàng)A、B、C正確.答案：ABCM K X=GG,故選項(xiàng)C正確.答案：C圖67. 如圖6所示，質(zhì)量為m電荷量為q的微粒，在豎直向下的勻強(qiáng)電場、水平指向紙內(nèi)的勻強(qiáng)磁場以及重力的共同作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是A該微粒帶負(fù)電，電荷量q =罟B. 若該微粒在運(yùn)動(dòng)中突然分成荷質(zhì)比相同的兩個(gè)粒子， 分裂后只要速度不為零 且速度方向仍與磁場方向垂直，它們均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C. 如果分裂后，它們的荷質(zhì)比相同，而速率不同，那么它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑一 定不同D. 只要一分裂，不論它們的荷質(zhì)比如何，它們都不可能

5、再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：帶電微粒在有電場力、洛倫茲力和重力作用的區(qū)域能夠做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 說明重力必與電場力大小相等、方向相反，由于重力方向總是豎直向下，故微粒受 電場力方向向上，從題圖中可知微粒帶負(fù)電，選項(xiàng) A正確.微粒分裂后只要荷質(zhì)比相同，所受電場力與重力一定平衡（選項(xiàng)A中的等式一定 成立），只要微粒的速度不為零，必可在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確、D錯(cuò)誤根據(jù)半徑公式r= 可知，在荷質(zhì)比相同的情況下，半徑只跟速率有qB關(guān)，速率不同，則半徑一定不同，選項(xiàng) C正確.答案：ABC8. 目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī).如圖7表示了它的原理：將一束等離子體噴射入磁場，在場

6、中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓如果射入的等離子體速度均為 v，兩金屬板的板長為L，板間 距離為d，板平面的面積為S，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,方向垂直于速度方向， 負(fù)載電阻為R,電離氣體充滿兩板間的空間當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表示數(shù)為 I.那么板間電離氣體的電阻率為（）S BLvBd(T R)D.S(BLV- R)S BdvAS(T R)C. S(BdV- R)解析：當(dāng)粒子受的電場力與洛倫茲力平衡時(shí)，兩板電壓即為電動(dòng)勢，即qvB=q#，得 U= Bdv. d由此可解得p= d(廠一 R)，故選項(xiàng)a正確.答案：A、計(jì)算題(3 X 12= 36)圖89.如圖8所示，水平

7、向左的勻強(qiáng)電場 E= 4 V/m，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 Bm= 1 g的帶正電的小物塊A,從M點(diǎn)沿絕緣粗糙的豎直壁無初速滑下,=2 T,質(zhì)量滑行0.8 m到N點(diǎn)時(shí)離開豎直壁做曲線運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)時(shí)小物塊A瞬時(shí)受力平衡，此時(shí)速度與水平方向成45 .若P與N的高度差為0.8 m，求:(1) A沿壁下滑過程中摩擦力所做的功；P與N的水平距離.解析：分清運(yùn)動(dòng)過程，應(yīng)用動(dòng)能定理列式求解. 物體在N點(diǎn)時(shí)，墻對其彈力為零，水平方向 Eq= qvB,所以v=2 m/s，由MRN過程據(jù)動(dòng)能定理:B1 一2 0,所以 W= 6X 10一3 J. 設(shè)在P點(diǎn)速度為v其受力如圖9所示，所以Eq= mgqv B= , 2E

8、q,得v=2 .;2 m/s.設(shè)N、P水平距離x，豎直距離y，物體由NHP過程電場力和重力做功，由動(dòng)能定理2 1 2qmv,得 x = 0.6 m.(2)0.6 mmgy- Eq x=1mv-3 J10.2009-遼寧/寧夏高考 如圖10所示，在第一象限有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向與紙面垂直.一質(zhì) 量為m電荷量為一q(q0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場， 在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場，并從坐標(biāo)原點(diǎn) O離開磁場.粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡 與y軸交于M點(diǎn).已知O圧l，OQ= 2；3I.不計(jì)重力.求：(1) M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離；粒子

9、從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用的時(shí)間.解析：圖11(1)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度的大小為a；在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度為 vo；粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為11，進(jìn)入磁場時(shí)速度方向與x軸正方向夾角為B，則qEqEfit 12t =t 2 =nRa=生mVo = t 1其中xo=2 .31 , y= I.又有tan 乎聯(lián)立式，得30因?yàn)镸 O Q點(diǎn)在圓周上，/ MOQ90。，所以MC為直徑從圖中的幾何關(guān)系可知,R= 2 .3I M3 6I. 設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v,從Q到M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有v二 ;COS u帶電粒子自P點(diǎn)出發(fā)

10、到M點(diǎn)所用的時(shí)間t為t = t 1 + t 2 聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得負(fù)+1答案：（1）61討12ml2ml圖1211. (2020 四川理綜)如圖12所示，正方形絕緣光滑水平臺(tái)面 WXY邊長1 =1.8 m，距地面h = 0.8 m .平行板電容器的極板 CD間距d= 0.1 m且垂直放置于臺(tái) 面，C板位于邊界WXh, D板與邊界WZ相交處有一小孔.電容器外的臺(tái)面區(qū)域內(nèi)有 磁感應(yīng)強(qiáng)度B= 1 T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場.電荷量 q = 5X 10_ 13C的微粒靜止于 W處，在CD間加上恒定電壓U= 2.5 V,板間微粒經(jīng)電場加速后由D板所開小孔進(jìn)入磁場(微粒始終不與極板接觸)，然后由XY邊界

11、離開臺(tái)面.在微粒離開臺(tái)面瞬時(shí)，靜 止于X正下方水平地面上 A點(diǎn)的滑塊獲得一水平速度，在微粒落地時(shí)恰好與之相 遇.假定微粒在真空中運(yùn)動(dòng)，極板間電場視為勻強(qiáng)電場，滑塊視為質(zhì)點(diǎn)，滑塊與地2面間的動(dòng)摩擦因數(shù) “ 0.2，取g= 10 m/s .(1)求微粒在極板間所受電場力的大小并說明兩板的極性；(2) 求由XY邊界離開臺(tái)面的微粒的質(zhì)量范圍； 若微粒質(zhì)量m= 1X10-13 kg，求滑塊開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所獲得的速度.解析：(1)微粒在極板間所受電場力大小為qUF= qU代入數(shù)據(jù)F= 1.25 X 10T N由微粒在磁場中的運(yùn)動(dòng)可判斷微粒帶正電荷，微粒由極板間電場加速，故C板為正極，D板為負(fù)極.7P0n 丿爲(wèi)

12、1X圖13(2) 若微粒的質(zhì)量為m剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小為v，由動(dòng)能定理Uc=制R,微粒在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，若圓周運(yùn)動(dòng)半徑為qvB= mR 微粒要從XY邊界離開臺(tái)面，則圓周運(yùn)動(dòng)的邊緣軌跡如圖13所示，半徑的極小值與極大值分別為r=2F2 = I d 聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)，有8. 1X 1014 kgvmc2.89 X 1013 kg.(3) 如圖14所示，微粒在臺(tái)面以速度v做以0點(diǎn)為圓心，R為半徑的圓周運(yùn)動(dòng)， 從臺(tái)面邊緣P點(diǎn)沿與XY邊界成9角飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)Q水平位移s，下落 時(shí)間t.設(shè)滑塊質(zhì)量為M滑塊獲得速度V0后在t內(nèi)沿與平臺(tái)前側(cè)面成角方向， 以加速度a做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到Q,經(jīng)過位移為k.由幾何關(guān)系，可得圖14cos 9根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)，t二s = vt 對于滑塊，由牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，有卩 Mg= M0?1k= vt 2at再由余弦定理，2 2 2k = s + (d +