江蘇省2012屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第3單元 復(fù)合場中帶電粒子的運(yùn)動精選精練跟蹤練習(xí)_第1頁
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文檔簡介

1、PAGE PAGE 7用心 愛心 專心第九章 第3單元 復(fù)合場中帶電粒子的運(yùn)動一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分)1如圖1所示,勻強(qiáng)磁場的方向豎直向下磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管試管在水平拉力F作用下向右勻速運(yùn)動,帶電小球能從管口處飛出關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動,下列說法中正確是 ()A小球帶負(fù)電 圖1B洛倫茲力對小球做正功C小球運(yùn)動的軌跡是一條拋物線D維持試管勻速運(yùn)動的拉力F應(yīng)保持恒定圖22某空間存在著如圖2所示的水平方向的勻強(qiáng)磁場,A、B兩個(gè)物塊疊放在一起,并置于光滑的絕緣水平地面上物塊A帶正電,物塊B為不帶電的絕緣塊水平恒力

2、F作用在物塊B上,使A、B一起由靜止開始向左運(yùn)動在A、B一起向左運(yùn)動的過程中,A、B始終保持相對靜止以下關(guān)于A、B受力情況的說法中正確的是 ()AA對B的壓力變小 BB、A間的摩擦力保持不變CA對B的摩擦力變大 DB對地面的壓力保持不變3一重力不計(jì)的帶電粒子以初速度v0(v0W2C一定是W1W2, 也可能是W1W24環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置,如圖4所示,正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi),沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動,從而在碰撞區(qū)迎面

3、相撞為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動,下列說法正確的是 ()圖4A對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷eq f(q,m)越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷eq f(q,m)越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小C對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運(yùn)動的周期越大D對于給定的帶電粒子,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動的周期都不變圖55如圖5所示,某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場E,在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)系xOy,在y0的空間內(nèi),將一質(zhì)量為m的帶電液滴(可視為質(zhì)點(diǎn))自由釋放,此液滴則沿y軸的負(fù)方向,以加速度a2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動,當(dāng)液滴運(yùn)動到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí),被安置在原點(diǎn)

4、的一個(gè)裝置瞬間改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變),隨后液滴進(jìn)入y0的空間運(yùn)動液滴在y0的空間內(nèi)的運(yùn)動過程中()A重力勢能一定不斷減小B電勢能一定先減小后增大C動能不斷增大D動能保持不變二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意,全部選對的得7分,選對但不全的得3分,錯(cuò)選或不答的得0分)6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,如圖6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重合 圖6B電場豎直向上,磁場垂直于紙面向里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,

5、磁場垂直于紙面向里7如圖7所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電液滴從h高處自由下 落,進(jìn)入一個(gè)互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場強(qiáng)度為E.已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動,則圓周運(yùn)動的半徑r為 () 圖7A.eq f(E,B) eq r(f(2h,g) B.eq f(B,E) eq r(f(2h,g) C.eq f(m,qB)eq r(2gh) D.eq f(qB,m)eq r(2gh)8場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場正交,復(fù)合場的水平寬度為d,豎直方向足夠長,如圖8所示現(xiàn)有一束帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子以各不相同的初速度v0沿電場方向射入場

6、區(qū),則那些能飛出場區(qū)的粒子的動能增量Ek可能為 ()Adq(EB) B.eq f(qEd,B)CqEd D0 圖89如圖9所示,Q1、Q2帶等量正電荷,固定在光滑的絕緣桿的兩端,桿上套一帶正電 的小球,桿所在的區(qū)域同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場,方向如圖所示,小球的重力不計(jì)現(xiàn)將小球從圖示位置由靜止釋放,在小球運(yùn)動過程中,下列說法圖 9中正確的是 () A小球的速度將一直增大B小球的加速度將不斷變化C小球所受洛倫茲力將一直增大D小球所受洛倫茲力大小變化,方向也變化三、計(jì)算題(本題共3小題,共37分解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)

7、值和單位)10(11分)如圖10所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球以水平初速度v0從離地高為h的地方做平拋運(yùn)動,落地點(diǎn)為N,不計(jì)空氣阻力,求:(1)若在空間加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場,使小球沿水平方向做勻速直線運(yùn)動,則場強(qiáng)E為多大?(2)若在空間再加上一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,小球的落地點(diǎn)仍 圖10為N,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?11(12分)(2010蘇州模擬)質(zhì)譜儀可測定同位素的組成現(xiàn)有一束一價(jià)的鉀39和鉀41離子經(jīng)電場加速后,沿著與磁場和邊界均垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中,如圖11所示測試時(shí)規(guī)定加速電壓大小為U0,但在實(shí)驗(yàn)過程中加速電壓有較小的波動,可能偏大或偏小U.為使鉀39和鉀41

8、打在照相底片上的區(qū)域不重疊,U不得超過多少?(不計(jì)離子的重力)12(14分)如圖12所示,勻強(qiáng)電場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域是緊鄰的,且寬度相等均為d,電場方向在紙平面內(nèi)豎直向下,而磁場方向垂直于紙面向里,一帶正電的粒子從O點(diǎn)以速度v0沿垂直電場方向進(jìn)入電場,從A點(diǎn)出電場進(jìn)入磁場,離開電場時(shí)帶電粒子在電場方向的偏轉(zhuǎn)位移為電場寬度的一半,當(dāng)粒子從磁場右邊界上C點(diǎn)穿出磁場時(shí)速度方向與進(jìn)入電場O點(diǎn)時(shí)的速度方向一致,已知d、v0(帶電粒子重力不計(jì)),求: 圖12(1)粒子從C點(diǎn)穿出磁場時(shí)的速度大小v;(2)電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值eq f(E,B).第九章 第3單元 復(fù)合場中帶電粒子的運(yùn)動【參考答案與詳

9、細(xì)解析】一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分)1解析:小球能從管口飛出,起初洛倫茲力方向指向管口,由左手定則可得小球帶正電,A項(xiàng)錯(cuò)誤;洛倫茲力方向和小球運(yùn)動(相對桌面,不是相對試管)方向始終垂直,洛倫茲力不 做功,B項(xiàng)錯(cuò)誤;小球在管中向外運(yùn)動,同時(shí)隨管一起運(yùn)動,所以小球運(yùn)動的軌跡是一條拋物線,C項(xiàng)正確;小球受到的洛倫茲力是變力,小球?qū)艿淖饔昧σ簿褪亲兞?,所以要保持管做勻速運(yùn)動,拉力F也是變力,D項(xiàng)錯(cuò)誤答案:C2解析:由牛頓第二定律:F(mAmB)a,aeq f(F,mAmB),A、B間摩擦力FfmAaeq f(mA,mAmB)F,保持不變,B正確,C錯(cuò)由左手定則可知,A受洛倫茲

10、力向下,所以A對B、B對地面的壓力均變大,A、D錯(cuò),故應(yīng)選B.答案:B3解析:無論粒子帶何種電荷,電場力和洛倫茲力的方向總是相反的,因此,把電場和磁場正交疊加時(shí),粒子在電場力方向上的位移減小了,電場力做的功比原來小了,即W20的空間內(nèi)以加速度a2g做勻加速直線運(yùn)動,可知液滴帶正電,且電場力等于重力,當(dāng)液滴運(yùn)動到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)變?yōu)樨?fù)電荷,液滴進(jìn)入y 0的空間內(nèi)運(yùn)動,電場力等于重力,液滴做勻速圓周運(yùn)動,重力勢能先減小后增大,電場力先做負(fù)功后做正功,電勢能先增大后減小,動能保持不變,故選D.答案:D二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意,全部選對的得7分,選對但不全的

11、得3分,錯(cuò)選或不答的得0分)6解析:帶電小球在復(fù)合場中運(yùn)動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,如果它們與重力的合力為0,小球就會做直線運(yùn)動B選項(xiàng)中電場力、洛倫茲力都向上,若它們與重力的合力為0,小球也會做直線運(yùn)動C選項(xiàng)中電場力斜向里側(cè)上方,洛倫茲力向外側(cè)下方,若它們與重力的合力為0,小球就會做直線運(yùn)動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:ABC7解析:液滴進(jìn)入復(fù)合場的速度veq r(2gh),液滴在重力、電場力、洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動,滿足mgqE,qvBmeq f(v2,r),可得A、C選項(xiàng)正確

12、答案:AC8解析:粒子可從左側(cè)飛出或從右側(cè)飛出場區(qū),由于洛倫茲力不做功,電場力做功與路徑無關(guān),所以從左側(cè)飛出時(shí)Ek0,從右側(cè)飛出時(shí)EkEqd,選項(xiàng)C、D正確答案:CD9解析:Q1、Q2連線上中點(diǎn)處電場強(qiáng)度為零,從中點(diǎn)向兩側(cè)電場強(qiáng)度增大且方向都指向中點(diǎn),故小球所受電場力總是指向中點(diǎn),又因桿光滑,所以小球?qū)⒆鲫P(guān)于Q1Q2連線中點(diǎn)對稱的往復(fù)運(yùn)動,中點(diǎn)位置速度最大,兩端速度為零,所以洛倫茲力的大小和方向都不斷變化由以上分析可知B、D項(xiàng)正確答案:BD三、計(jì)算題(本題共3小題,共37分解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)1

13、0解析:(1)由于小球受電場力和重力且做勻速直線運(yùn)動,故qEmg,所以Eeq f(mg,q).(2)再加上勻強(qiáng)磁場后,由于重力與電場力平衡,故小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動Req f(mv0,qB)由幾何關(guān)系得:R2x2(Rh)2其中xv0tv0eq r(f(2h,g)由以上幾式解得:Beq f(2mgv0,q2v02gh).答案:(1)eq f(mg,q)(2)eq f(2mgv0,q2v02gh)11解析:設(shè)加速電壓為U,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電荷的電荷量為q,質(zhì)量為m,運(yùn)動半徑為R,則由qUeq f(1,2)mv2,qvBmeq f(v2,R),解得Req f(1,B) eq r(f

14、(2mU,q)由此式可知,在B、q、U相同時(shí),m小的半徑小,所以鉀39半徑小,鉀41半徑大;在m、B、q相同時(shí),U大半徑大設(shè):鉀39質(zhì)量為m1,電壓為U0U時(shí),最大半徑為R1;鉀41質(zhì)量為m2,電壓為U0U時(shí),鉀41最小半徑為R2.則R1eq f(1,B) eq r(f(2m1(U0U),q)R2eq f(1,B) eq r(f(2m2(U0U),q)令R1R2,則m1(U0U)m2(U0U)解得:Ueq f(m2m1,m2m1)U0eq f(4139,4139)U0eq f(1,40)U0.答案:eq f(1,40)U012解析:(1)粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)做類平拋運(yùn)動,則垂直電場方向dv0t,平行電場方向eq f(d,2)eq f(vy,2)t得vyv0,到A點(diǎn)速度為v

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