（新課標(biāo)）2020屆高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練28 第八章 磁場(chǎng) 第4講 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（選修3-1）

《（新課標(biāo)）2020屆高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練28 第八章 磁場(chǎng) 第4講 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（選修3-1）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2020屆高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練28 第八章 磁場(chǎng) 第4講 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（選修3-1）（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、選擇題 1．(多選)一質(zhì)子以速度v穿過(guò)互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域而沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則(　　 ) A．若電子以相同速度v射入該區(qū)域，將會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．無(wú)論何種帶電粒子，只要以相同速度射入都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．若質(zhì)子的速度v′v，它將向上偏轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡既不是圓弧也不是拋物線(xiàn) [解析]　對(duì)于速度選擇器，無(wú)論射入粒子的m、q大小，也無(wú)論其電性正或負(fù)，只要速度滿(mǎn)足v＝E/B，自左向右射入，均能勻速射出，故A錯(cuò)誤，B正確．質(zhì)子在復(fù)合場(chǎng)中受到向上的洛倫茲力和向下的電場(chǎng)力，入射速度大，即洛倫茲力大

2、于電場(chǎng)力，它將向上偏．由于質(zhì)子所受電場(chǎng)力是一恒力，而洛倫茲力是一變力，故其軌跡既不是拋物線(xiàn)與不是圓弧，故D正確．同理可知C錯(cuò)誤． [答案]　BD 2．(多選)(2020·江西上饒二模)為了測(cè)量某化工廠(chǎng)的污水排放量，技術(shù)人員在該廠(chǎng)的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a＝1 m、b＝0.2 m、c＝0.2 m，左、右兩端開(kāi)口，在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.25 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿(mǎn)裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)該裝置時(shí)，測(cè)得兩個(gè)電極間的電壓U＝1 V．且污水流過(guò)該裝置時(shí)受到阻力作用，阻力Ff＝

3、kLv，其中比例系數(shù)k＝15 N·s/m2，L為污水沿流速方向的長(zhǎng)度，v為污水的流速．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．金屬板M電勢(shì)不一定高于金屬板N的電勢(shì)，因?yàn)槲鬯胸?fù)離子較多 B．污水中離子濃度的高低對(duì)電壓表的示數(shù)也有一定影響 C．污水的流量(單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積)Q＝0.16 m3/s D．為使污水勻速通過(guò)該裝置，左、右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓力差為60 N [解析]　根據(jù)左手定則，知正離子所受的洛倫茲力方向向上，負(fù)離子所受的洛倫茲力方向向下，則N板帶負(fù)電，M板帶正電，N板的電勢(shì)比M板電勢(shì)低，故A錯(cuò)誤．最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡，有qvB＝q，解得U＝vBc，與離

4、子濃度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤．污水的流速v＝，則流量Q＝vbc＝＝ m3/s＝0.16 m3/s，故C正確．污水的流速v＝＝ m/s＝4 m/s；污水流過(guò)該裝置時(shí)受到阻力Ff＝kLv＝kav＝15×1×4 N＝60 N；為使污水勻速通過(guò)該裝置，左、右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓力差是60 N，故D正確． [答案]　CD 3．(2020·吉林長(zhǎng)春一模)如圖所示，寬度為d、厚度為h的導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)該導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的上、下表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)．實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為U＝K，式中的比例系數(shù)K稱(chēng)為霍爾系數(shù)．設(shè)載流子

5、的電荷量為q，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．載流子所受靜電力的大小F＝q B．導(dǎo)體上表面的電勢(shì)一定大于下表面的電勢(shì) C．霍爾系數(shù)為K＝，其中n為導(dǎo)體單位長(zhǎng)度上的電荷數(shù) D．載流子所受洛倫茲力的大小F洛＝，其中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的電荷數(shù) [解析]　靜電力大小應(yīng)為F＝q，A錯(cuò)誤；載流子的電性是不確定的，因此B錯(cuò)誤；霍爾系數(shù)為K＝，其中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的電荷數(shù)，C錯(cuò)誤；載流子所受洛倫茲力的大小F洛＝qvB，其中v＝，可得F洛＝，D正確． [答案]　D 4．(多選)(2020·江蘇南京鹽城二模)如圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為0.2 k

6、g且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端放置一質(zhì)量為m＝0.1 kg、帶正電q＝0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力．現(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左，大小為F＝0.6 N的恒力，g取10 m/s2.則滑塊(　　) A．開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B．一直做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，直到滑塊飛離木板為止 C．速度為6 m/s時(shí)，滑塊開(kāi)始減速 D．最終做速度為10 m/s的勻速運(yùn)動(dòng) [解析]　滑塊隨木板向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到豎直向上的洛倫茲力和木板的支持力，對(duì)整體由F＝(M＋

7、m)a得，a＝2 m/s2，當(dāng)滑塊剛好相對(duì)木板運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)滑塊有μ(mg－qvB)＝ma，即當(dāng)v＝6 m/s時(shí)，滑塊恰好相對(duì)于木板有相對(duì)滑動(dòng)，開(kāi)始做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)mg＝qvB，即v＝10 m/s時(shí)，滑塊對(duì)木板的壓力為零，即FN＝0，滑塊最終做速度為10 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤． [答案]　AD 5．(多選)如右圖所示，兩平行、正對(duì)金屬板水平放置，使上面金屬板帶上一定量正電荷，下面金屬板帶上等量的負(fù)電荷，再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向從兩金屬板左端中央射入后向上偏轉(zhuǎn)．若帶電粒子所受重力可忽略不計(jì)，仍按上述

8、方式將帶電粒子射入兩板間，為使其向下偏轉(zhuǎn)，下列措施中可能可行的是(　　) A．僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度 B．僅增大兩金屬板所帶的電荷量 C．僅減小粒子所帶電荷量 D．僅改變粒子的電性 [解析]　帶電粒子在兩板之間受電場(chǎng)力與洛倫茲力，但兩者的大小不等，且方向不確定．若僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度，可能因?yàn)樗艿穆鍌惼澚ψ兇螅箮щ娏Ｗ酉蛳缕D(zhuǎn)，A正確；若僅增大兩金屬板所帶的電荷量，因兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，故帶電粒子可能向下偏轉(zhuǎn)，B正確；若僅減小粒子所帶的電荷量，則由于粒子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力以相同的倍數(shù)變化，故帶電粒子仍向上偏轉(zhuǎn)，C錯(cuò)誤；僅改變粒子的電性，則由于兩個(gè)力的方向

9、都發(fā)生變化，帶電粒子將向下偏轉(zhuǎn)，D正確． [答案]　ABD 6．(多選)(2015·浙江三校模擬)如右圖，空間中存在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B(勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右)，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab、ac方向拋出兩帶電小球(不考慮兩帶電球的相互作用，兩球電荷量始終不變)，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B．只有沿ab拋出的帶電小球才可能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) C．若有小球能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則它一定是勻速運(yùn)動(dòng) D．兩小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能均守恒 [解析]　沿ab方向拋出的帶正電小球，或沿ac方向拋出的帶負(fù)電的小球，在重力、電場(chǎng)力、洛倫茲

10、力作用下，都可能做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤．在重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力三力都存在時(shí)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，C正確．兩小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中除重力做功外還有電場(chǎng)力做功，故機(jī)械能不守恒，D錯(cuò)誤． [答案]　AC 7．(2020·南京月考)如右圖所示的虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)，充滿(mǎn)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線(xiàn)由區(qū)域右邊界的O′點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出．若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b(　　) A．穿出位置一定在O′點(diǎn)下方

11、 B．穿出位置一定在O′點(diǎn)上方 C．運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小 D．在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小 [解析]　a粒子要在電場(chǎng)、磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)內(nèi)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則該粒子一定沿水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故對(duì)粒子a有：Bqv＝Eq，即只要滿(mǎn)足E＝Bv無(wú)論粒子帶正電還是負(fù)電，粒子都可以沿直線(xiàn)穿出復(fù)合場(chǎng)區(qū)；當(dāng)撤去磁場(chǎng)只保留電場(chǎng)時(shí)，粒子b由于電性不確定，故無(wú)法判斷從O′點(diǎn)的上方還是下方穿出，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；粒子b在穿過(guò)電場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中必然受到電場(chǎng)力的作用而做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤． [答案]　C 8．(多選)(2020·江西八校聯(lián)考)如右圖所示，在水平

12、勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一豎直足夠長(zhǎng)固定絕緣桿MN，小球P套在桿上，已知P的質(zhì)量為m、電荷量為＋q，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.小球由靜止開(kāi)始下滑直到穩(wěn)定的過(guò)程中(　　) A．小球的加速度一直減小 B．小球的機(jī)械能和電勢(shì)能的總和保持不變 C．下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是v＝ D．下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是v＝ [解析]　對(duì)小球受力分析如圖所示，則mg－μ(qE－qvB)＝ma，隨著v的增加，小球加速度先增大，當(dāng)qE＝qvB時(shí)達(dá)到最大值，amax＝g，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，mg－μ(qvB－qE)＝ma

13、，隨著v的增大，a逐漸減小，所以A錯(cuò)誤．因?yàn)橛心Σ亮ψ龉?，機(jī)械能與電勢(shì)能總和在減小，B錯(cuò)誤．若在前半段達(dá)到最大加速度的一半，則mg－μ(qE－qvB)＝m，得v＝；若在后半段達(dá)到最大加速度的一半，則mg－μ(qvB－qE)＝m，得v＝，故C、D正確． [答案]　CD 二、非選擇題 9．(2020·湖北八校聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑絕緣的1/3環(huán)形細(xì)圓筒軌道豎直放置，環(huán)的半徑為R，圓心O與A端在同一豎直線(xiàn)上，在OA連線(xiàn)右側(cè)，有一豎直向上的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為＋q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓筒的C端由靜止釋放，進(jìn)入OA連線(xiàn)右邊的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域

14、后，經(jīng)一段時(shí)間后又從該區(qū)域的邊界水平射出，然后，剛好從C端射入圓筒，圓筒的內(nèi)徑很小，可以忽略不計(jì)．問(wèn)： (1)小球第一次運(yùn)動(dòng)到A端時(shí)，對(duì)軌道的壓力為多少？ (2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？ [解析]　(1)小球從C到A的過(guò)程中由機(jī)械能守恒有mg(Rsin30°＋R)＝mv2， 得小球到達(dá)A點(diǎn)的速度v＝. 到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律有 FN－mg＝m， 得軌道對(duì)小球的支持力FN＝4mg， 由牛頓第三定律得小球?qū)壍赖膲毫镕′N(xiāo)＝FN＝4mg. (2)小球進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)后，受到的電場(chǎng)力F＝Eq＝mg，所以它在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，穿出復(fù)合場(chǎng)后，做平拋運(yùn)動(dòng)．設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)

15、間為t. 由平拋知識(shí)得Rcos30°＝vt，h＝gt2， 得t＝，h＝R. 由2r＝R＋Rsin30°＋h， 得小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝. 由洛倫茲力提供向心力得qvB＝m， 得B＝. [答案]　(1)4mg　(2) 10．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，AO是∠x(chóng)Oy的角平分線(xiàn)，x軸上方存在電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，下方存在電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等．一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的質(zhì)點(diǎn)從OA上的M點(diǎn)由靜止釋放，質(zhì)點(diǎn)恰能沿AO運(yùn)動(dòng)而通過(guò)O點(diǎn)，經(jīng)偏轉(zhuǎn)后從x軸上的C點(diǎn)進(jìn)入第一象限內(nèi)并擊中AO上的D點(diǎn)．已知OD＝OM

16、，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝(T)，重力加速度為g＝10 m/s2.求： (1)兩勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??； (2)OM的長(zhǎng)L； (3)質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)到擊中D點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t. [解析]　(1)質(zhì)點(diǎn)在第一象限內(nèi)受重力和水平向左的電場(chǎng)力作用沿AO做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以有mg＝qE，即 E＝. (2)質(zhì)點(diǎn)在x軸下方，重力與電場(chǎng)力平衡，質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)進(jìn)入第一象限后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其軌跡如圖所示，有 Bqv＝m 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知v2＝2aL，a＝g 由類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知 R＝vt3，R－＝at 聯(lián)立解得L＝20 m或 m. (3)質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)有L＝at，得t1＝2 s或 s 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有t2＝×＝4.71 s 質(zhì)點(diǎn)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)有R＝vt3，得t3＝1 s 質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)到擊中D點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為 t＝t1＋t2＋t3＝7.71 s或6.38 s. [答案]　(1)　(2)20 m或 m　(3)7.71 s或6.38 s