高考物理一輪復(fù)習(xí) 微專題14 帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng)練習(xí) 新人教版

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1、 微專題十四 帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動(dòng) [A級(jí)—基礎(chǔ)練] 1．(08786953)(2017新課標(biāo)Ⅰ)如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里．三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．ma＞mb＞mc　　　　　 B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma 解析：B　[因微粒a做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則微粒重力不能忽略且與電場力平衡：mag＝qE；

2、由左手定則可以判定微粒b、c所受洛倫茲力的方向分別是豎直向上與豎直向下，則對b、c分別由平衡條件可得mbg＝qE＋Bqvb＞qE、mcg＝qE－Bqvc＜qE，故有mb＞ma＞mc，B正確．] 2．(08786954)如圖所示，在兩個(gè)水平放置的平行金屬板之間，電場和磁場的方向相互垂直．一束帶電粒子(不計(jì)重力)沿直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．則這些粒子一定具有相同的(　　) A．質(zhì)量　　　　　　　 B．電荷量 C．速度 D．比荷 解析：C　[由帶電粒子(不計(jì)重力)沿直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，得Bqv＝qE，則v＝.因B、E恒定，故速度相同，選項(xiàng)C正確．] 3．(087

3、86955)用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球，讓它處于如圖所示的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．由于磁場的運(yùn)動(dòng)，小球靜止在如圖所示位置，這時(shí)懸線與豎直方向的夾角為α，并被拉緊，則磁場的運(yùn)動(dòng)速度和方向可能是(　　) A．v＝，水平向左 B．v＝，豎直向下 C．v＝，豎直向上 D．v＝，水平向右 解析：C　[根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對性，帶電小球相對于磁場的速度與磁場相對于小球(相對地面靜止)的速度大小相等、方向相反．洛倫茲力F＝qvB中的v是相對于磁場的速度．根據(jù)力的平衡條件可以得出，當(dāng)小球相對磁場以速度v＝豎直向下運(yùn)動(dòng)或以速度v＝水平向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶電小球都能處于靜止?fàn)顟B(tài)，但小球

4、處于后者的狀態(tài)時(shí)，懸線不受拉力，不會(huì)被拉緊，故本題選C.] 4．(08786956)如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場．在該區(qū)域中，有一個(gè)豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球．O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個(gè)點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)，b、O、d三點(diǎn)在同一水平線上．已知小球所受電場力與重力大小相等．現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放，下列判斷正確的是(　　) A．小球能越過d點(diǎn)并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動(dòng) B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，所受洛倫茲力最大 C．小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，重力勢能減小，電勢能增大 D．小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過

5、程中，電勢能增大，動(dòng)能先增大后減小 解析：D　[由題意可知，小球運(yùn)動(dòng)的等效最低點(diǎn)在b、c中間，因此當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)速度為0，不能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球在等效最低點(diǎn)時(shí)速度最大，所受洛倫茲力最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，重力做正功，電場力也做正功，所以重力勢能與電勢能均減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球從b運(yùn)動(dòng)到c的過程中，電場力做負(fù)功，電勢能增大，合外力先做正功再做負(fù)功，動(dòng)能先增大后減小，選項(xiàng)D正確．] 5．(08786957)(2018南京模擬)如圖所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)．設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E，

6、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是(　　) A．適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E B．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B C．適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離 D．適當(dāng)減小加速電壓U 解析：A　[欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，則qE＝qvB，而電子流向上極板偏轉(zhuǎn)，則qE＞qvB，應(yīng)減小E或增大B、v，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．] 6．(08786958)如圖所示，粗糙的足夠長的豎直木桿上套有一個(gè)帶電的小球，整個(gè)裝置處在由水平勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場組成的足夠大的復(fù)合場中，小球由靜止開始下滑，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小球的vt圖象為下圖中的(　　)

7、 解析：C　[小球下滑過程中，qE與qvB反向，開始下落時(shí)qE>qvB，所以a＝，隨下落速度v的增大a逐漸增大；當(dāng)qE

8、力方向豎直向下，空間存在磁場，且直線運(yùn)動(dòng)方向斜向下，與磁場方向相同，故不受磁場力作用，電場力必水平向右，但電場具體方向未知，故不能判斷帶電小球的電性，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；重力和電場力的合力不為零，故不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)橹亓εc電場力的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，故小球一定做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；運(yùn)動(dòng)過程中由于電場力做正功，故機(jī)械能增大，選項(xiàng)D正確．] 8．(08786960)(多選)(2018佛山模擬)如圖所示，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y<0的空間里有與場強(qiáng)E垂直的勻強(qiáng)磁場B，在y>0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，

9、此液滴則沿y軸的負(fù)方向，以加速度a＝2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，瞬間被安置在原點(diǎn)的一個(gè)裝置改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變)，隨后液滴進(jìn)入y<0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，液滴在y<0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中(　　) A．重力勢能一定是不斷減小 B．電勢能先增大后減小 C．動(dòng)能不斷增大 D．動(dòng)能保持不變 解析：BD　[在y>0的空間內(nèi)，根據(jù)液滴沿y軸負(fù)方向以加速度a＝2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)可知，液滴在此空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受電場力方向向下，大小等于重力；進(jìn)入y<0的空間后，液滴電性改變，其所受電場力向上，大小仍等于重力，所以液滴將在洛倫茲力作用下

10、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能保持不變，選項(xiàng)D正確；重力勢能先減小后增大，電勢能先增大后減小，選項(xiàng)A、C均錯(cuò)誤．] [B級(jí)—能力練] 9．(08786961)(多選)如圖所示，空間中存在正交的勻強(qiáng)電場E(方向水平向右)和勻強(qiáng)磁場B(方向垂直紙面向外)，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab、ac方向拋出兩帶電小球(不考慮兩帶電小球的相互作用，兩小球電荷量始終不變)，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng) B．只有沿ab方向拋出的帶電小球才可能做直線運(yùn)動(dòng) C．若沿ac方向拋出的小球做直線運(yùn)動(dòng)則小球帶負(fù)電，且小球一定是做勻速運(yùn)動(dòng) D．兩小球在運(yùn)動(dòng)過程中

11、機(jī)械能均守恒 解析：AC　[兩個(gè)帶電小球的電性未知，可假設(shè)電性再判斷電場力和洛倫茲力的方向，由于在電場力、洛倫茲力和重力作用下小球的直線運(yùn)動(dòng)必為勻速運(yùn)動(dòng)，只要三力能平衡，小球即可做直線運(yùn)動(dòng)，由假設(shè)判斷可知沿ab方向做直線運(yùn)動(dòng)的小球帶正電、沿ac方向做直線運(yùn)動(dòng)的小球帶負(fù)電，所以選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；除重力做功外，洛倫茲力不做功，電場力做功，機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 10．(08786962)(多選)(2018長春模擬)如圖所示，一個(gè)絕緣且內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的內(nèi)徑大得多)，在圓管的最低點(diǎn)有一個(gè)直徑略小于細(xì)管內(nèi)徑的帶正電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球的

12、質(zhì)量為m，帶電荷量為q，重力加速度為g.空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知(不為零)，方向垂直于環(huán)形細(xì)圓管所在平面且向里的勻強(qiáng)磁場．某時(shí)刻，給小球一方向水平向右，大小為v0＝的初速度，則以下判斷正確的是(　　) A．無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用 B．無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn)，且小球在最高點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用 C．無論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)圓管的最高點(diǎn)，且小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度大小都相同 D．小球在從環(huán)形細(xì)圓管的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所能到達(dá)的最高點(diǎn)的過程中，水平方向分速度的大小一直減小 解析：

13、BC　[小球在軌道最低點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力方向豎直向上，若洛倫茲力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力，則在最低點(diǎn)時(shí)小球不會(huì)受到管壁彈力的作用，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；小球運(yùn)動(dòng)的過程中，洛倫茲力不做功，小球的機(jī)械能守恒，運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)小球的速度v＝，由于是雙層軌道約束，小球運(yùn)動(dòng)過程不會(huì)脫離軌道，所以小球一定能到達(dá)軌道最高點(diǎn)，C選項(xiàng)正確；在最高點(diǎn)時(shí)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F＝m＝mg，小球受到豎直向下洛倫茲力的同時(shí)必然受到與洛倫茲力等大反向的軌道對小球的彈力，B選項(xiàng)正確；小球在從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，小球在下半圓內(nèi)上升的過程中，水平分速度向右一定遞減，到達(dá)圓心的等高點(diǎn)時(shí)，水平速度為零，而運(yùn)動(dòng)至上半圓后

14、水平分速度向左且不為零，所以水平分速度一定有增大的過程，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 11．(08786963)如圖所示，區(qū)域Ⅰ內(nèi)有與水平方向成45角的勻強(qiáng)電場E1，區(qū)域?qū)挾葹閐1，區(qū)域Ⅱ內(nèi)有正交的有界勻強(qiáng)磁場B和勻強(qiáng)電場E2，區(qū)域?qū)挾葹閐2，磁場方向垂直紙面向里，電場方向豎直向下．一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒在區(qū)域Ⅰ左邊界的P點(diǎn)，由靜止釋放后水平向右做直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從區(qū)域Ⅱ右邊界上的Q點(diǎn)穿出，其速度方向改變了60，重力加速度為g，求： (1)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E1、E2的大小； (2)區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小； (3)微粒從P運(yùn)動(dòng)到Q的

15、時(shí)間． 解析：(1)微粒在區(qū)域Ⅰ內(nèi)水平向右做直線運(yùn)動(dòng)，則在豎直方向上有qE1sin 45 ＝mg， 解得E1＝. 微粒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則在豎直方向上有mg＝qE2，E2＝. (2)設(shè)微粒在區(qū)域Ⅰ內(nèi)水平向右做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為a，離開區(qū)域Ⅰ時(shí)速度為v，在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，則 a＝＝g. v2＝2ad1(或qE1cos 45d1＝mv2) Rsin 60＝d2，qvB＝m. 解得B＝ (3)微粒在區(qū)域Ⅰ內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，t1＝ 在區(qū)域Ⅱ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為60，則 T＝，t2＝＝. 解得t＝t1＋t2＝ ＋ . 答案：見解析 12．

16、(08786964)(2018河南中原名校聯(lián)考)光滑水平面上存在勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B，電場線水平向右，磁感線垂直紙面向里．水平面左端固定著一塊豎直擋板，與擋板相距L處放著一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的小物塊，如圖所示．物塊在電場力作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，而后相繼多次與擋板相碰，物塊每次和擋板碰撞后速度都減為碰前的k倍(k<1)，設(shè)物塊在運(yùn)動(dòng)和碰撞過程中電荷量始終不變，碰撞時(shí)間極短，重力加速度為g. (1)要使物塊運(yùn)動(dòng)過程中始終不離開水平面，L應(yīng)滿足什么條件？ (2)從物塊開始運(yùn)動(dòng)到最后停止運(yùn)動(dòng)共需要多少時(shí)間？ 解析：(1)小物塊第一次撞前和撞后受力如圖所示，由題意可知只要第一次

17、撞前不離開水平面，以后必定在水平面上運(yùn)動(dòng)，碰撞前有FN＋qv1B＝mg qEL＝mv 不離開水平面的條件為FN≥0. 由上述方程解得L應(yīng)滿足L≤ . (2)由(1)可知第一次撞前v1＝ ，由v1＝t1得t1＝＝ . 第二次撞前v2＝kv1，由v2＝得t2＝＝2k ， 第三次撞前v3＝kv2，由v3＝得t3＝＝2k2， …… 第n次撞前vn＝kvn－1，由vn＝得tn＝＝2kn－1， 故t＝t1＋t2＋t3＋…＋tn＝ (1＋2k＋2k2＋2k3＋…＋2kn－1)＝ . 當(dāng)小物塊停止時(shí)n→∞，有kn－1→0，故 t＝ . 答案：(1)L≤　(2)t＝ 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375