《2020届高考物理人教版（天津专用）一轮复习考点规范练：47 带电粒子在复合场中的运动及实际应用 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理人教版（天津专用）一轮复习考点规范练：47 带电粒子在复合场中的运动及实际应用 Word版含解析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、考点规范练考点规范练 47 带电粒子在复合场中的运动及实际 应用 带电粒子在复合场中的运动及实际 应用 一、单项选择题 1.(2018四川绵阳二诊)如图所示,一个不计重力的带电粒子以 v0沿各图的虚线射入场中。A 中 I 是两 条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流,虚线是两条导线连线的中垂线;B 中+Q 是两个位置固 定的等量同种点电荷的电荷量,虚线是两位置连线的中垂线;C 中 I 是圆环线圈中的电流,虚线过圆心 且垂直圆环平面;D 中是正交的匀强电场和匀强磁场,虚线垂直于电场和磁场方向,磁场方向垂直纸面 向外。其中,带电粒子不可能做匀速直线运动的是( ) 2.(2018天津和平区二模)如图
2、所示,空间存在竖直向上的匀强电场和水平的匀强磁场(垂直纸面向里)。 一带正电小球从 O 点静止释放后,运动轨迹为图中 OPQ 所示,其中 P 为运动轨迹中的最高点,Q 为与 O同一水平高度的点。下列关于该带电小球运动的描述,正确的是( ) A.小球在运动过程中受到的磁场力先增大后减小 B.小球在运动过程中电势能先增加后减少 C.小球在运动过程中机械能守恒 D.小球到 Q点后将沿着 QPO 轨迹回到 O点 3.(2018天津滨海新区模拟)如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球,其质量为 m,电荷 量为 q,小球可在棒上滑动,现将此棒竖直放入沿水平方向的且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中。
3、 设小球电荷量不变,小球由静止下滑的过程中( ) A.小球加速度一直增大 B.小球速度先减小后增大,直到最后匀速运动 C.杆对小球的弹力一直减少 D.小球所受洛伦兹力一直增大,直到最后不变 4.(2018山东日照三校联考)如图所示,匀强磁场垂直于纸面向里,匀强电场平行于斜面向下,斜面是粗 糙的。一带正电物块以某一初速度沿斜面向上滑动,经 a 点后到 b 点时速度减为零,接着又滑了下来。 设物块带电荷量保持不变,则从 a 到 b 和从 b 回到 a 两过程相比较( ) A.加速度大小相等 B.摩擦产生热量不相同 C.电势能变化量的绝对值不相同 D.动能变化量的绝对值相同 5.(2018天津模拟)
4、电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用。如图所示,泵体是一个长方体,ab 边长为 l1,两侧端面是边长为 l2的正方形;流经泵体内的液体密度为 ,在泵头通入导电剂后液体的电 导率为 (电阻率的倒数),泵体所在处有方向垂直向外的磁场 B,把泵体的上下两表面接在电压为 U(内阻不计)的电源上,则( ) A.泵体上表面应接电源负极 B.通过泵体的电流 I= 1 C.增大磁感应强度可获得更大的抽液高度 D.增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度 二、多项选择题 6.(2018天津静海月考)如图所示,一正电荷束从左侧沿垂直于电场线与磁感线方向入射后不能沿直 线飞出,为了沿射入方向做直线运动,可采用的方法
5、是( ) A.将滑动变阻器滑片 P 向右滑动 B.将电源正负极与 AB板反接 C.将极板间距离适当减小 D.使电荷束从右侧射入 7.(2018江苏南京模拟)如图所示,空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为 0.5 T 的匀强磁场,一个质量 为 0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端放置一个质量为 m=0.1 kg、带正电 q=0.2 C的滑块,滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为 0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩 擦力。现对木板施加方向水平向左,大小为 F=0.6 N 的恒力,g 取 10 m/s2。则滑块( ) A.开始做匀加速运动,然后做加速度减小的加速运动,最后
6、做匀速直线运动 B.一直做加速度为 2 m/s2的匀加速运动,直到滑块飞离木板为止 C.速度为 6 m/s 时,滑块开始减速 D.最终做速度为 10 m/s的匀速运动 8.(2018河南联考)如图所示,在 x 轴的上方有沿 y 轴负方向的匀强电场,电场强度为 E,在 x轴的下方 等腰三角形 CDM区域内有垂直于 xOy 平面由内向外的匀强磁场,磁感应强度为 B,其中 C、D 在 x 轴 上,C、D、M到原点 O 的距离均为 a,现将一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子,从 y轴上的 P 点由 静止释放,设 P 点到 O 点的距离为 h,不计重力作用与空气阻力的影响。下列说法正确的是( )
7、A.若 h=,则粒子垂直 CM 射出磁场 22 2 B.若 h=,则粒子平行于 x 轴射出磁场 22 2 C.若 h=,则粒子垂直 CM 射出磁场 22 8 D.若 h=,则粒子平行于 x轴射出磁场 22 8 三、非选择题 9.(2018辽宁大连三校联考)如图所示,直角坐标系 xOy 位于竖直平面内,在水平的 x 轴下方存在匀强 磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为 B,方向垂直 xOy 平面向里,电场线平行于 y 轴。一质量为 m、 电荷量为 q的带正电的小球,从 y 轴上的 A点水平向右抛出,经 x轴上的 M 点进入电场和磁场,恰能做 匀速圆周运动,从 x轴上的 N 点第一次离开电场和磁场,
8、MN 之间的距离为 l,小球过 M 点时的速度方 向与 x轴正方向夹角为 。不计空气阻力,重力加速度为 g,求: (1)电场强度 E 的大小和方向; (2)小球从 A 点抛出时初速度 v0的大小; (3)A 点到 x轴的高度 h。 10.(2018河北衡水中学一调)如图所示,质量 m车为 5.0 kg 的小车以 2.0 m/s 的速度在光滑的水平面上 向左运动,小车上 AD 部分是表面粗糙的水平轨道,DC 部分是 光滑圆弧轨道,整个轨道都是由绝缘材 1 4 料制成的,小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,电场强度 E 大小为 50 N/C,磁感应强度 B大小为 2.0
9、T。现有一质量 m为 2.0 kg、带负电且电荷量为 0.10 C 的滑块以 10 m/s 的水平速度向右冲上小车,当它运动到 D 点时速度为 5 m/s。滑块可视为质点,g 取 10 m/s2,计算 结果保留两位有效数字。 (1)求滑块从 A 到 D 的过程中,小车与滑块组成的系统损失的机械能。 (2)如果滑块刚过 D 点时对轨道的压力为 76 N,求圆弧轨道的半径 r。 (3)当滑块通过 D 点时,立即撤去磁场,要使滑块冲出圆弧轨道,求此圆弧轨道的最大半径。 11.(2018全国卷)如图所示,在 y0 的区域存在方向沿 y 轴负方向的匀强电场,电场强度大小为 E; 在 y0.2 N, 当滑
10、块运动后因受到向上的洛伦兹力,故 Ffmax=(mg-qBv),当 FfmaxFf时滑块做匀加速运动,当 FfmaxFf时滑块做加速度减小的加速运动,当 qvmB=mg 时滑块有最大速度,则 vm=10 m/s,之后滑 块做匀速运动,所以选项 A、D 正确。 8.AD 解析 粒子从 P 点到 O 点经电场加速,Eqh= mv2,粒子进入磁场后做匀速圆周运动,Bqv=m 。 1 2 2 若粒子恰好垂直 CM射出磁场时,其圆心恰好在 C点,如图甲所示,其半径为 r=a。由以上两式可求得 P 到 O的距离 h=,选项 A 正确; 22 2 若粒子进入磁场后做匀速圆周运动,恰好平行于 x 轴射出磁场时
11、,其圆心恰好在 CO 中点,如图乙所示, 其半径为 r= a,由以上两式可得 P 到 O 的距离 h=,选项 D 正确。 1 2 22 8 9.解析 (1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,其所受电场力必须与重力平衡,故有 qE=mg,E= 。因重力的方向是竖直向下的,则电场力的方向应为竖直向上。由于小球带正电,所以电场强度方 向竖直向上。 (2)小球做匀速圆周运动,O为圆心,MN 为弦长,MOP=,如图所示。设半径为 r,由几何关系知=sin 2 。小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,设小球做圆周运动的速率为 v,有 qvB=m 。由速 2 度的合成与分解知 =cos 。由以上三式
12、得 v0=cot 。 0 2 (3)设小球到 M 点时的竖直速率为 vy,它与水平分速度的关系为 vy=v0tan 。结合匀变速直线运动规 律=2gh得 h=。2 222 82 答案 (1) 竖直向上 (2)cot (3) 2 222 82 10.解析 (1)设滑块运动到 D 点时的速度大小为 v1,小车在此时的速度大小为 v2,物块从 A 运动到 D 的 过程中,系统动量守恒,以向右为正方向,有 mv0-m车v=mv1+m车v2, 解得 v2=0。 设小车与滑块组成的系统损失的机械能为 E,则有 E=m车v2-, 1 20 2 + 1 2 1 21 2 解得 E=85 J。 (2)设滑块刚过
13、 D 点时受到轨道的支持力为 FN,则由牛顿第三定律可得 FN=76 N,由牛顿第二定律可 得 FN-(mg+qE+qv1B)=m, 12 解得 r=1 m。 (3)设滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时,滑块与小车具有共同的速度 v,由动量守恒定律可得 mv1=(m+m车)v,解得 v= m/s。 10 7 设圆弧轨道的最大半径为 Rm,由能量守恒定律有 (m+m车)v2+(mg+qE)Rm, 1 21 2 = 1 2 解得 Rm=0.71 m。 答案 (1)85 J (2)1 m (3)0.71 m 11.解析 (1 H 在电场中做类平抛运动,在磁场中做圆周运动,运动轨迹如图所示。设 H 在电场
14、中的)11 1 1 加速度大小为 a1,初速度大小为 v1,它在电场中的运动时间为 t1,第一次进入磁场的位置到原点 O 的距 离为 s1。由运动学公式有 s1=v1t1 h= a1 1 2 12 由题给条件 H 进入磁场时速度的方向与 x轴正方向夹角 1=60H 进入磁场时速度的 y 分量的,11。11 大小为 a1t1=v1tan 1 联立以上各式得 s1=h。 23 3 (2 H 在电场中运动时,由牛顿第二定律有)11 qE=ma1 设 H进入磁场时速度的大小为 v1 1 1 v1=12+ (11)2 设磁感应强度大小为 B H 在磁场中运动的圆轨道半径为 R1,由洛伦兹力公式和牛顿第二
15、定律有,11 qv1B= 12 1 由几何关系得 s1=2R1sin 1 联立以上各式得 B=。 6 (3)设 H在电场中沿 x 轴正方向射出的速度大小为 v2,在电场中的加速度大小为 a2, 2 1 由题给条件得 (2m) 1 2 22= 1 21 2 由牛顿第二定律有 qE=2ma2 设 H第一次射入磁场时的速度大小为 v2,速度的方向与 x 轴正方向夹角为 2,入射点到原点的距离 2 1 为 s2,在电场中运动的时间为 t2。由运动学公式有 s2=v2t2 h= a2 1 2 22 v2 = 22+ (22)2 sin 2= 22 2 联立以上各式得 s2=s1,2=1,v2=v1 2 2 设 H在磁场中做圆周运动的半径为 R2,由式及粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式得 R2= 2 1 R1 (2)2 = 2 所以出射点在原点左侧。设 H 进入磁场的入射点到第一次离开磁场的出射点的距离为 s2,由几何 2 1 关系有 s2=2R2sin 2 联立式得 H 第一次离开磁场时的位置到原点 O 的距离为 s2-s2=-1)h。,21 23 3 (2 答案 (1)h (2) (3)-1)h 23 3 6 23 3 (2