物理2015年高考三维设计专题复习周计划课时跟踪训练(十一)带电粒子在复合场中的运动问题

物理2015年高考三维设计专题复习周计划课时跟踪训练(十一)带电粒子在复合场中的运动问题内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (十一) 带电粒子在复合场中的运动问题(限时 45 分钟)一、单项选择题(本题共 5 小题 )1. (2014苏州一模)如图 1 所示，在 Q 间同时存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面水平向外，电场在图中没有标出。 一带电小球从 a 点射入场区，并在竖直面内沿直线运动至 b 点，则小球( )图 1A一定带正电B受到电场力的方向一定水平向右C从 a 到 b 过程，克服电场力做功D从 a 到 b 过程中可能做匀加速运动2(2014巴中一模)质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。 如图 2 所示为质谱仪的原理示意图。 现利用这种质谱仪对氢元素进行测 2、量。 氢元素的各种同位素从容器 A 下方的小孔 S，无初速度飘入电势差为 U 的加速电场。 加速后垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中。 氢的三种同位素最后打在照相底片 D 上，形成 a、b、c 三条“质谱线”。 关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和 a、b、c 三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是()图 2A进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕Ca、b、c 三条 “质谱线”依次排列的顺序是氘、氚、氕Da、b、c 三条“质谱线”依次排列的顺序是氚、氘、氕3(2014吉林实验中学二模) 如图 3 所示，一带电塑料小球质量为 m，用丝线悬挂 3、于O 点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为 60，水平磁场垂直于小球摆动的平面。 当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 0 B262014宝鸡二模)如图 4 所示，真空中有一匀强电场和水平面成一定角度斜向上，一个电荷量为 Q510 6 C 的带电质点固定于电场中的 O 点，在 a 点有一个质量为m910 3 荷量为 q210 8 C 的点电荷恰能处于静止，a 与 O 在同一水平面上，且相距为 r0.1 m。 现用绝缘工具将 q 搬到与 a 在同一竖直平面上的 b 点，b 且相互垂直，g 取 10 m/ 4、此过程中外力至少做功为 ()图 4A0 2 J B9( 1)10 3 103 J D910 3 2014江苏常州调研)如图 5 所示，两导体板水平放置，两板间电势差为 U，带电粒子以某一初速度 平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两点间的距离 d 随着 U和 变化情况为()图 5Ad 随 大而增大，d 与 U 无关Bd 随 大而增大，d 随 U 增大而增大Cd 随 U 增大而增大，d 与 关Dd 随 大而增大，d 随 U 增大而减少二、多项选择题(本题共 3 小题 )6(2014九江模拟)如图 6 所示，从离 5、子源发射出的正离子，经加速电压 U 加速后进入相互垂直的电场(E 方向竖直向上 )和磁场(B 方向垂直纸面向外)中，发现离子向上偏转。 要使此离子沿直线通过电磁场，需要()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 增加 E，减小 B B增加 E，减小 当增加 U D适当减小 2014济南模拟)如图 7 所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的 M、 为 M、N 连线中点，连线上 a、b 两点关于 O 点对称。 导线通有大小相等、方向相反的电流。 已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度 Bk ，式中 k 是常 为导线中电流、r 为点到导线的距离。 一带正电的小球以初速度 a 点出发沿连线运动到 6、 b 点。 关于上述过程，下列说法正确的是()图 7A小球先做加速运动后做减速运动B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先增大后减小D小球对桌面的压力一直在增大8(2014江苏高考)如图 8 所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为 I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小 B 与 I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为 其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压足：U Hk ，式中 k 为霍尔系数，d 为霍尔元件两侧面间的距离。 电阻 R 远大于尔元件的电阻可以忽略，则()图 8A霍尔元件前表面的电势低于后表面光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 若 7、电源的正负极对调，电压表将反偏CI H 与 I 成正比D电压表的示数与 算题(本题共 2 小题)9(2014青岛模拟)在水平光滑的绝缘如图 9 所示的直角坐标系中，对于第象限和第象限，其中一个象限有垂直纸面向外的匀强磁场 B，另一象限有平行纸面的匀强电场E，一个比荷为 210 8 C/电荷，从坐标原点处以速度 106 m/s 进入第象v 0 与 x 轴成 45，已知电荷通过 P( ，0) 点第一次经 x 轴进入第象限，并且经过时2间 t210 4 s，以大小相同、方向相反的速度回到 P( ，0) 点。 2图 9(1)问电荷带正电还是带负电，匀强电场存在哪个象限，方向如何。 (2)求磁感应强度和电场 8、强度的大小。 (3)求电荷第三次经过 x 轴的位置。 (4)若电荷第三次经过 x 轴时突然改变匀强电场的大小，使电荷第四次回到 x 轴时恰好是 P 点，求改变后的电场强度大小。 10(2014豫东、豫北十校模拟) 直角坐标系 光滑绝缘水平面内，以坐标原点 径为 R m 的圆形区域内存在匀强电场，场强方向与 x 轴正向平行。 坐标原2点处有一个电荷量为 q210 6 C，质量为 m210 6 粒子以 m/s 的速度沿y 轴正向射入电场，经 t1 s 后射出圆形电场区域。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)求粒子射出圆形电场区域时的动能；(2)若圆形区域仅存在垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度为 9、 B1 T，求粒子在磁场中运动的时间和出射点的位置坐标。 答 案1选 C无论电场方向沿什么方向，小球带正电还是负电，电场力与重力的合力是一定的，且与洛伦兹力等大反向，故要使小球做直线运动，洛伦兹力恒定不变，其速度大小也恒定不变，故 D 错误；只要保证三个力的合力为零，因电场方向没确定，故小球电性也不确定，A、B 均错误；由 电 0 可知，重力做功 ，故 W 电 0，小球一定克服电场力做功，C 正确。 2选 D根据 v。 比荷最大的是氕，最小的是氚，所以进入磁12 2、氚，故 A、B 错误。 进入偏转磁场有m ，R ，氕比荷最大，轨道半径最小，c 对应的是氕，氚比荷最小，B 2a 对应的是氚，故 C 10、错误，D 正确。 3选 C设小球自左方摆到最低点时速度为 v，则 0)，此时12m ，当小球自右方摆到最低点时，v 大小不变，洛伦兹力方向发生变化，mgm ，得 T4 C 正确。 D点电荷恰好在 a 点静止，在该位置点电荷受力平衡，受力分析图如图所示。 因为带电质点 Q 对点电荷的库仑力为Fk 910 2 N，点电荷的重力为 G910 2 N，根据平衡条 ，匀强电场对点电荷的电场力大小为 F 电 9 10 2 N，方向与 45角斜向上，2与 线垂直，直线 电场线垂直是匀强电场的等势线。 用绝缘工具将 q 搬到与 a 在同一竖直平面上的 b 点的过程中，库仑力和电场力都对点电荷不做功，只有重力做了W9 11、10 3 J 的功，因此，在该过程中，外力至少应克服重力做 9103 J 的功，选项 D 正确，其他选项均错。 5选 A设粒子从 M 点进入磁场时的速度大小为 v，该速度与水平方向的夹角为 ，故有 v。 粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为 r。 而 间的距离为 r。 联立解得 d2 ，故选项 A 正确。 子所受的电场力 F伦兹力 F 洛 子向上偏12转，电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，可以适当增加 U，增加速度，洛伦兹力增大，C 正确；也可适当减小 E，电场力减小，D 正确。 7选 判断两通电导线在 M、N 之间形成的磁场垂直于 水平桌面向里，因此带正电的小球所受洛伦兹力方向竖直向上，小球 12、在运动方向不受力作用，将做匀速直线运动，A 错误，B 正确；合磁感应强度在 O 处最小，由 F 洛 知，F 洛 先减小后增大，故小球对桌面的压力先增大后减小，C 正确，D 错误。 8选 右手定则可判定，霍尔元件的前表面积累正电荷，电势较高，故 A 错。 由电路关系可见，当电源的正、负极对调时，通过霍尔元件的电流 表面的电势仍然较高，故 B 错。 由电路可见， ，则 I， 正确。 R L 2，因为 B 与 I 成正比，故有：(k k k ，可得知 D 正确。 R RL析：(1)负电，匀强电场在第象限，方向与 x 轴成 45。 (2)在第四象限中，由向心力公式得： ，解得 R1 210 2 v 0a 1 a 1200 N/C。 (3)可知：xx P22 m。 2(4)第三次经过 x 轴后，电荷做类平抛运动，如图所示：， 12由牛顿第二定律：a 2E 0 5 N/C。 答案：(1)负电，第象限，与 x 轴正方向成 45斜向上(2)210 2 T200 N/C(3)2m (4)05 N/析：(1)粒子在水平面内仅受电场力，做类平抛运动。 在 x 轴负方向做匀加速运动，有qEy 轴方向做匀速运动，有 yv 0足轨迹方程 x2y 2R 2联立解得 x1 m，E 2 N/ 点到出射点，据动能定理有 k k qEx。