XX高考物理重要考點整理：帶電粒子在復(fù)合場中的運動【DOC范文整理】

1、XX 高考物理重要考點整理：帶電粒子在復(fù)合 場中的運動考點 34 帶電粒子在復(fù)合場中的運動考點名片考點細研究：帶電粒子在復(fù)合場中的運動；質(zhì)譜儀和回旋加速器等。其中考查到的如：XX 年全國卷第 15 題、XX 年天津高考第 11 題、XX 年浙江高考第 25 題、XX 年江蘇高考 第 15題、XX 年重慶咼考第 9 題、XX 年福建咼考第 22 題、 XX 年天津高考第 12 題、XX 年山東高考第 24 題、XX 年浙江 高考第 25 題、XX 年江蘇高考第 15 題、XX 年四川高考第 10 題、XX 年大綱卷第25 題、XX 年重慶咼考第 9 題等。備考正能量：本部分內(nèi)容綜合性較強，經(jīng)常以

2、壓軸題的形式出現(xiàn)。試題綜合考查力與運動以及運用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力，尤其是對高新科技儀器物理原理的考查，對考生 物理建模及信息遷移的能力要求較高。今后本部分知識仍為 出題的熱點和難點，需要著重關(guān)注帶電粒子在電磁交變場中 的運動。一、基礎(chǔ)與經(jīng)典如圖所示，某空間存在正交的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點進入電磁場并剛好沿虛線ab 向上運動。下列說法中正確的是A. 該微粒一定帶負電B. 該微粒的動能一定減少c .該微粒的電勢能一定增加D.該微粒的機械能不一定增加答案 A解析 微粒受到的重力和電場力是恒力，沿直線運動， 則可以判斷出微粒受到的洛倫茲力也是恒

3、定的， 即該微粒做 勻速直線運動，所以 B 錯誤；如果該微粒帶正電，則受到向 右的電場力和向左下方的洛倫茲力，所以不會沿直線運動， 故該微粒一定帶負電，電場力做正功，電勢能一定減少，機 械能增加，A 正確，c、D 錯誤。質(zhì)量為的帶電小球在正交的勻強電場、勻強磁場中做勻 速圓周運動，軌道平面在豎直平面內(nèi)，電場方向豎直向下， 磁場方向垂直圓周所在平面向里，如圖所示，由此可知A. 小球帶正電，沿順時針方向運動B. 小球帶負電，沿順時針方向運動c .小球帶正電，沿逆時針方向運動D.小球帶負電，沿逆時針方向運動答案 B解析 根據(jù)題意，可知小球受到的電場力方向向上，大 小等于重力，又電場方向豎直向下，可知

4、小球帶負電；已知 磁場方向垂直圓周所在平面向里，帶負電的小球受到的洛倫 茲力指向圓心，小球一定沿順時針方向運動。 B 正確。如圖，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場 方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里。一帶電粒子以某 一速度沿水平直線通過兩極板。若不計重力，下列四個物理 量中哪一個改變時，粒子運動軌跡不會改變A.粒子速度的大小 B.粒子所帶的電荷量c .電場強度 D.磁感應(yīng)強度答案 B解析 粒子受到電場力和洛倫茲力作用而平衡，即qE=qvB,所以只要當(dāng)粒子速度 v =時，粒子運動軌跡就是一條 直線，與粒子所帶的電荷量 q 無關(guān)，選項 B 正確；當(dāng)粒子速 度的大小、電場強度、磁感應(yīng)強度

5、三個量中任何一個改變時，運動軌跡都會改變，選項 A、c、D 不符合題意。如圖所示，無磁場時，一帶負電滑塊以一定初速度沖上 絕緣粗糙斜面，滑塊剛好能到達 A 點。若加上一個垂直紙面 向里的勻強磁場，則滑塊以相同初速度沖上斜面時，下列說 法正確的是A. 剛好能滑到 A 點B. 能沖過 A 點c .不能滑到 A 點D.因不知磁感應(yīng)強度大小，所以不能確定能否滑到占八、答案 c解析滑塊沖上斜面時，由左手定則可知滑塊受到垂直 斜面向下的洛倫茲力作用，滑塊對斜面的正壓力增大，斜面 對滑塊的滑動摩擦力增大，所以滑塊不能滑到A 點，選項 c正確。.質(zhì)量為，帶電荷量為+ q 的小球套在水平固定且足夠 長的絕緣桿上

6、，如圖所示，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B,方向垂直紙面向里的勻強磁場中，現(xiàn)給球一個水平向右的初 速度 v0使其開始運動，不計空氣阻力，則球運動克服摩擦 力做的功不可能的是A.vB . 0c. vD.答案 c解析 當(dāng) qvOB = g 時，圓環(huán)不受支持力和摩擦力，摩擦 力做功為零。當(dāng) qvOBg 時，圓環(huán)先做減速運動，當(dāng)qvB= g,即當(dāng) qvB=g, =時，不受摩擦力，做勻速直線運動。根據(jù)動能定理 得：一=v2 v,代入解得：=。所以只有選項c 不可能。質(zhì)譜儀的構(gòu)造原理如圖所示。從粒子源S 出來時的粒子速度很小，可以看作初速為零，粒子經(jīng)過電場加速后進入有 界的垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，并沿著半

7、圓周運動而達 到照相底片上的 P 點，測得 P 點到入口的距離為 x，則以下 說法正確的是A. 粒子一定帶正電B. 粒子一定帶負電c. x 越大，則粒子的質(zhì)量與電量之比一定越大D. x 越大，則粒子的質(zhì)量與電量之比一定越小答案 Ac解析 根據(jù)左手定則，知粒子帶正電，故 A 正確，B 錯 誤；根據(jù)半徑公式 r =知，x= 2r =，又 qU= v2，聯(lián)立解得 x =，知 x 越大，質(zhì)量與電量的比值越大，故 c 正確，D 錯誤。如圖所示，長均為 d 的兩正對平行金屬板 N、PQ 水平放 置，板間距離為 2d,板間有正交的勻強電場和勻強磁場，一 帶電粒子從P 的中點 o 垂直于電場和磁場方向以 v0

8、 射入， 恰沿直線從 NQ 的中點 A 射出；若撤去電場，貝 U 粒子從點射 出。以下說法正確的是A. 該粒子帶正電B. 該粒子帶正電、負電均可c .若撤去磁場，則粒子射出時的速度大小為2v0D.若撤去磁場，則粒子射出時的速度大小為v0答案 AD解析 若撤去電場，則粒子從點射出，根據(jù)左手定則知 粒子應(yīng)帶正電荷，故 A 正確，B 錯誤；設(shè)粒子的質(zhì)量為，帶電荷量為 q,粒子射入電磁場時的速度為v0，則粒子沿直線通過場區(qū)時：BqvO= Eq。撤去電場后，在洛倫茲力的作用下， 粒子做圓周運動，由幾何知識知r=,由洛倫茲力提供向心力得，qvOB=。撤去磁場，粒子做類平拋運動，設(shè)粒子的 加速度為 a,穿越

9、電場所用時間為 t ,則有：Eq= a, y = at2 , d = v0t，聯(lián)立解得：y = d。設(shè)末速度為 v,由動能定理得， qEd= v2 v,解得：v = v0，故 c 錯誤，D 正確。.粒子回旋加速器的工作原理如圖甲、乙所示，置于真 空中的D 形金屬盒的半徑為 R 兩金屬盒間的狹縫很小，磁 感應(yīng)強度為 B的勻強磁場與金屬盒盒面垂直，高頻交流電的 頻率為 f ,加速電壓為U 若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量 為，電荷量為+ e,在加速器中被加速。不考慮相對論效應(yīng)， 則下列說法正確的是A. 不改變磁感應(yīng)強度 B 和交流電的頻率 f,該加速器也 可以加速a粒子B.加速的粒子獲得的最大動能隨加

10、速電壓U 增大而增 大c.質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過2nRfD.質(zhì)子第二次和次經(jīng)過D 形盒間狹縫后軌道半徑之比為 1答案 cD解析質(zhì)子被加速后獲得的最大速度受到D 形盒最大半徑制約，v = 2nR/T = 2nRf, c 正確；粒子旋轉(zhuǎn)頻率為f =Bq/2n，與被加速粒子的比荷有關(guān)，所以A 錯誤；粒子被加速的最大動能 E= v = 2n2R2f2，與電壓 U 無關(guān)，B 錯誤；由 運動半徑 R= v/Bq , nUq= v2/2 知半徑之比為 1, D 正確。.如圖所示，一塊長度為 a、寬度為 b、厚度為 d 的金 屬導(dǎo)體，當(dāng)加有與側(cè)面垂直的勻強磁場B,且通以圖示方向的電流 I 時，用電壓表

11、測得導(dǎo)體上、下表面、N 間電壓為 U,已知自由電子的電量為 e。下列說法中正確的是A. 導(dǎo)體的面比 N 面電勢高B. 導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多，電壓表的示數(shù)越大c .導(dǎo)體中自由電子定向移動的速度為v =D.導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為答案 cD解析 由于自由電子帶負電，根據(jù)左手定則可知，板電勢比 N 板電勢低，選項 A 錯誤；當(dāng)上、下表面電壓穩(wěn)定時，有 q = qvB,得U=Bdv,與單位體積內(nèi)自由電子數(shù)無關(guān)，選項 B 錯誤，c 正確；再根據(jù) I = neSv,可知選項 D 正確。二、真題與模擬0. XX 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

12、。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(yīng)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. 144答案 D解析 設(shè)質(zhì)子和離子的質(zhì)量分別為1 和 2,原磁感應(yīng)強度為 B1,改變后的磁感應(yīng)強度為 B2。在加速電場中 qU= v2 , 在磁場中 qvB=，聯(lián)立兩式得=，故有=144,選項 D 正 確。1. XX山東高考如圖甲所示，兩水平金屬板間距為d,板間電場強度的變化規(guī)律如圖乙所示。t =0 時刻，質(zhì)量為的帶電微粒以初

13、速度 v0 沿中線射入兩板間， 0時間內(nèi)微粒勻 速運動，T 時刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運動過程 中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為 go關(guān)于微粒在 0 T 時間內(nèi)運動的描述，正確的是A.末速度大小為 v0B .末速度沿水平方向c .重力勢能減少了 gdD.克服電場力做功為 gd答案 Bc解析 0微粒做勻速直線運動，則 E0q= g。沒有電 場作用，微粒做平拋運動， 豎直方向上 a= g。 T,由于電 場作用， F= 2E0qg= g = a, a= g,方向豎直向上。由于兩段時間相等，故到達金屬板邊緣時，微粒速度為V0，方向水平，選項 A 錯誤，選項 B 正確；從微粒進入金屬板間到

14、離開，重力做功 g，重力勢能減少 gd，選項 c 正確；由動能 定理知 G-電二 0，電=gd,選項 D 錯誤。.XX江蘇高考如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元 件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為I，線圈間產(chǎn)生勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小 B 與 I 成正比，方向垂直于霍爾元件 的兩側(cè)面，此時通過霍爾元件的電流為 IH，與其前后表面相 連的電壓表測出的霍爾電壓UH 滿足：UH=，式中為霍爾系數(shù)，d 為霍爾元件兩側(cè)面間的距離。電阻R 遠大于 RL,霍爾元件的電阻可以忽略，則A. 霍爾元件前表面的電勢低于后表面B. 若電源的正負極對調(diào)，電壓表將反偏c. IH 與 I 成正比D.電壓表的示數(shù)與 RL 消耗

15、的電功率成正比答案 cD解析 根據(jù)霍爾元件中的電流方向及左手定則判斷，霍 爾元件中電子受到的洛倫茲力指向后側(cè)面，因此后側(cè)面帶負 電，電勢低，A 錯誤。若電源正負極對調(diào)，磁場方向反向， 電流方向反向，根據(jù)左手定則判斷，霍爾元件定向移動的電 子受到的洛倫茲力的方向不變，霍爾元件前后面的電勢高低 不變，電壓表的指針不會發(fā)生反偏，B 錯誤。霍爾元件與 R串聯(lián)再與 RL 并聯(lián)，由于霍爾兀件的電阻不計， 因此 IHR= RL,得 IH = I , c 正確。R 遠大于 RL,因此 RL 中的電流近似等 于 I，因此 RL 消耗的功率 P= I2RL，霍爾電壓 UH=，B 與 I 成正比，IH與 I 成正比

16、，因此 UHI2,可見 P 與霍爾電壓成 正比，D 正確。3.XX 河北百校聯(lián)考在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速 度可忽略的磷離子 P+和 P3+，經(jīng)電壓為 U 的電場加速后， 垂直進入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(qū)域，如圖所示。已知離子P+在磁場中轉(zhuǎn)過B= 30后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運動時， 離子P+和 P3+A.在電場中的加速度之比為 1 :1B.在磁場中運動的半徑之比為：1c .在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1 : 2D.離開電場區(qū)域時的動能之比為1 : 3答案 BcD解析 兩離子所帶電荷量之比為13,在電場中時由 qE=a 知 aq,故加速度之比為 13

17、, A 錯誤；離開電場區(qū)域時的 動能由E= qU 知 Eq,故 D 正確；在磁場中運動的半徑由Bqv=、E= v2 知 R=，故 B 正確；設(shè)磁場區(qū)域的寬度為 d,則有 sin0=,即=，故0= 60= 20, c 正確。XX武漢摸底圖甲是回旋加速器的工作原理圖D1和 D2 是兩個中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢差， A 處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，在兩盒之間被電場加速。兩 半圓盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，所以粒子在半圓盒中 做勻速圓周運動。若帶電粒子在磁場中運動的動能E 隨時間t 的變化規(guī)律如圖乙所示，不計帶電粒子在電場中的加速時 間，不考慮由相對論效應(yīng)帶來的影響，下列判斷正確的是A.

18、 在 E-t 圖中應(yīng)該有 tn + 1 tn = tn tn 1B. 在 E-t 圖中應(yīng)該有 tn + 1 tnh2，所以 D 錯誤。第 4 個圖：因小球電性不知，則電場力方向不清，貝 U 高度可能大于 hl，也可能小于 hl,故 c 正確，B 錯誤。.XX懷化二模磁流體發(fā)電機可以把氣體的內(nèi)能直接 轉(zhuǎn)化為電能，是一種低碳環(huán)保發(fā)電機， 有著廣泛的發(fā)展前景， 其發(fā)電原理示意圖如圖所示。將一束等離子體噴射入磁感應(yīng) 強度為 B 的勻強磁場中，磁場區(qū)域有兩塊面積為S、相距為d 的平行金屬板與外電阻 R 相連構(gòu)成一電路，設(shè)氣流的速度 為 v,氣體的電導(dǎo)率為 g。則以下說法正確的是A. 上板是電源的正極，下

19、板是電源的負極B. 兩板間電勢差為 U= Bdvc .流經(jīng) R 的電流為 I =D.流經(jīng) R 的電流為 I =答案 AD解析 等離子體射入勻強磁場，由左手定則，正粒子向 上偏轉(zhuǎn)，負粒子向下偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生豎直向下的電場，正離子受 向下的電場力和向上的洛倫茲力， 當(dāng)電場力和洛倫茲力平衡 時， 電場最強，即 Eq= Bqv, E= Bv,兩板間的電動勢為 Bvd, 則通過 R 的電流為 I =，兩極板間電勢差為：U= IR =;作為 電源對外供電時，I =而 R 氣=，二式結(jié)合，I =。故 A、D 正確。.XX浙江三校模擬如圖所示，空間中存在正交的勻 強電場 E和勻強磁場 B,在豎直平面內(nèi)從 a 點沿

20、ab、 ac 方向 拋出兩帶電小球，關(guān)于小球的運動，下列說法正確的是A. 沿 ab、ac 方向拋出的帶電小球都可能做直線運動B. 只有沿 ab 拋出的帶電小球才可能做直線運動c .若有小球能做直線運動，則它一定是勻速運動D.兩小球在運動過程中機械能均守恒答案 Ac解析 沿 ab 方向拋出的帶正電小球，或沿 ac 方向拋出 的帶負電的小球，在重力、電場力、洛倫茲力作用下，都可 能做勻速直線運動，A 正確，B 錯誤。在重力、電場力、洛 倫茲力三力都存在時的直線運動一定是勻速直線運動，c 正確。兩小球在運動過程中除重力做功外還有電場力做功，故 機械能不守恒，D 錯誤。.XX 吉林模擬如圖所示，一帶電

21、塑料小球質(zhì)量為， 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(dāng)小球自左方擺到最低點 時，懸線上的張力恰為零，則小球自右方最大擺角處擺到最 低點時懸線上的張力為A. OB. 2gc. 4gD. 6g答案 c解析 設(shè)小球自左方擺到最低點時速度為v,則 v2 = gL,此時 qvB g =，當(dāng)小球自右方擺到最低點時，v 大小不變，洛倫茲力方向發(fā)生變化，F(xiàn)T g qvB=，得 FT= 4g,故 c 正 確。一、基礎(chǔ)與經(jīng)典0.如圖所示，帶電荷量為+ q、質(zhì)量為的物塊從傾角為e= 37的光滑絕緣斜面頂端由靜止開始下滑，磁感應(yīng)強度 為 B 的勻強磁場垂直紙面

22、向外，求物塊在斜面上滑行的最大 速度和在斜面上運動的最大位移。答案 v= s=解析 經(jīng)分析，物塊沿斜面運動過程中加速度不變，但 隨速度增大，物塊所受支持力逐漸減小，最后離開斜面。所 以，當(dāng)物塊對斜面的壓力剛好為零時，物塊沿斜面的速度達 到最大，同時位移達到最大，即 qvB= gcose物塊沿斜面下滑過程中，由動能定理得：gssine =v0由得：v =。s =1.如圖所示，坐標系 xoy 在豎直平面內(nèi)。x 軸下方有勻 強電場和勻強磁場，電場強度為E、 方向豎直向下，磁感應(yīng)強度為 B、方向垂直紙面向里。將一個帶電小球從y 軸上 P點以初速度 v0 豎直向下拋出，小球穿過 x 軸后，恰好做勻 速圓

23、周運動。不計空氣阻力，已知重力加速度為g。求：小球到達 o 點時速度的大小；小球做圓周運動的半徑；小球從 P 點到第二次經(jīng)過 x 軸所用的時間。答案+解析 設(shè)小球經(jīng)過 o 點時的速度為 V,從 P 到 ov2 v = 2gh，解得 v =。小球穿過 x 軸后恰好做勻速圓周運動，畫出小球運動的 軌跡示意圖，如圖所示，有qE= g,從 o 到 A,根據(jù)牛頓第二定律qvB=,求出 r =。從 P 到 o,小球次經(jīng)過 x 軸，所用時間為 t1 , v = V0 + gt1，從o 到 A,小球第二次經(jīng)過 x 軸，所用時間為 t2 , T= =,t2 =,求出 t =t1 +12 = +。二、真題與模擬2

24、. XX天津高考如圖所示，空間中存在著水平向右的 勻強電場，電場強度大小E= 5N/C，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應(yīng)強度大小B=0.5T。有一帶正電的小球，質(zhì)量=1X10 6g,電荷量 q= 2x10 6c,正以速度 v 在圖示的豎直面內(nèi)做勻速直線運動， 當(dāng)經(jīng)過P 點時撤掉磁場，取 g= 10/s2，求：小球做勻速直線運動的速度v 的大小和方向；從撤掉磁場到小球再次穿過P 點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間 to答案 20/s，與電場 E 夾角為 603.5s解析 小球做勻速直線運動時受力如圖，其所受的三個力在同一平面內(nèi)，合力為零，有qvB=代入數(shù)據(jù)解得v = 20/s速度 v 的方向與電場E的方向之間的夾角e滿足tane =代入數(shù)據(jù)解得tane =, e =60o解法一：撤去磁場，小球在重力與電場力的合力作用下 做類平拋運動，設(shè)其加速度為a，有設(shè)撤掉磁場后小球在初速度方向上的分位移為x，有x = vt設(shè)小球的重力與電