《2019版高考物理通用版二轮复习专题检测：（十六） 吃透“三场特性”探秘复合场中的运动问题 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理通用版二轮复习专题检测：（十六） 吃透“三场特性”探秘复合场中的运动问题 Word版含解析.pdf（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题检测（十六）专题检测（十六） 吃透“三场特性” ，探秘复合场中的运动问题吃透“三场特性” ，探秘复合场中的运动问题 1.如图所示，在竖直向下的匀强电场如图所示，在竖直向下的匀强电场E中，一带电油滴在电场力和 重力的作用下，沿虚线所示的运动轨迹从 中，一带电油滴在电场力和 重力的作用下，沿虚线所示的运动轨迹从 a 运动到运动到 b。 若油滴在运动过 程中动能和重力势能之和为 。 若油滴在运动过 程中动能和重力势能之和为 E1，重力 势能和电势能之和为，重力 势能和电势能之和为 E2， 则， 则 E1、 E2 的变化情况是的变化情况是( ) AE1增加，增加，E2增加 增加 BE1增加，增加，
2、E2减小减小 CE1不变，不变，E2减小减小 DE1不变，不变，E2不变不变 解析 ： 选解析 ： 选 B 根据题图所示的运动轨迹可知， 油滴带负电， 受到向上的电场力大于重力， 合力做正功，动能增加，所以油滴在运动过程中电势能和重力势能之和 根据题图所示的运动轨迹可知， 油滴带负电， 受到向上的电场力大于重力， 合力做正功，动能增加，所以油滴在运动过程中电势能和重力势能之和 E2减小，电场力做 正功，电势能减小，所以重力势能和动能之和 减小，电场力做 正功，电势能减小，所以重力势能和动能之和 E1增加，增加，B 正确。正确。 2.(2018全国名校模拟全国名校模拟)如图所示，表面光滑的绝缘细
3、杆倾斜固定 放置，Q点处固定一点电荷。一带电小圆环套在该绝缘细杆上，从细 杆上 如图所示，表面光滑的绝缘细杆倾斜固定 放置，Q点处固定一点电荷。一带电小圆环套在该绝缘细杆上，从细 杆上P点处由静止释放，沿细杆上滑到点处由静止释放，沿细杆上滑到O点时静止。带电小圆环可视 为点电荷，则 点时静止。带电小圆环可视 为点电荷，则( ) A小圆环所带电荷和固定点电荷一定是同种电荷小圆环所带电荷和固定点电荷一定是同种电荷 B小圆环所带电荷和固定点电荷一定是异种电荷小圆环所带电荷和固定点电荷一定是异种电荷 C小圆环上滑过程中，电势能不变小圆环上滑过程中，电势能不变 D小圆环上滑过程中，电势能增大小圆环上滑过
4、程中，电势能增大 解析：选解析：选 A 小圆环从 小圆环从 P 点由静止释放，沿细杆上滑到点由静止释放，沿细杆上滑到 O 点时静止，说明固定点电荷 与小圆环之间为排斥力， 点时静止，说明固定点电荷 与小圆环之间为排斥力，A 项正确，项正确，B 项错误 ； 排斥力使小圆环沿细杆上滑，电场力做正功， 电势能减小， 项错误 ； 排斥力使小圆环沿细杆上滑，电场力做正功， 电势能减小，C、D 项错误。项错误。 3.(2018自贡模拟自贡模拟)如图所示，两竖直平行板间同时存在匀强电场和匀 强磁场， 电场的电场强度大小为 如图所示，两竖直平行板间同时存在匀强电场和匀 强磁场， 电场的电场强度大小为 E、 方
5、向水平向左， 磁场的磁感应强度大小 为 、 方向水平向左， 磁场的磁感应强度大小 为 B、 方向与电场垂直且水平向里。 一带正电液滴以竖直向下的初速度、 方向与电场垂直且水平向里。 一带正电液滴以竖直向下的初速度 v0 进入电、 磁场区域，最终能飞出该区域。则带电液滴在电、磁场区域中 进入电、 磁场区域，最终能飞出该区域。则带电液滴在电、磁场区域中 E B ( ) A做匀速直线运动做匀速直线运动 B做匀变速曲线运动做匀变速曲线运动 C运动速度逐渐减小运动速度逐渐减小 D机械能逐渐减小机械能逐渐减小 解析：选解析：选 D 带电液滴进入电、磁场中时，由题意可知，带电液滴受电场力、重力、 洛伦兹力，
6、电场力等于洛伦兹力，所以重力使其做加速运动，随着速度的增大，洛伦兹力 的大小增大， 方向随速度方向的变化而变化， 所以带电液滴将向右做变加速曲线运动， 故 带电液滴进入电、磁场中时，由题意可知，带电液滴受电场力、重力、 洛伦兹力，电场力等于洛伦兹力，所以重力使其做加速运动，随着速度的增大，洛伦兹力 的大小增大， 方向随速度方向的变化而变化， 所以带电液滴将向右做变加速曲线运动， 故 A、 B 错误 ； 由题意可知，带电液滴向右偏离并射出电、磁场，则运动速度逐渐增大，故错误 ； 由题意可知，带电液滴向右偏离并射出电、磁场，则运动速度逐渐增大，故 C 错误 ； 由上述分析可知，电场力做负功，电势能
7、增加，则机械能减小，故 错误 ； 由上述分析可知，电场力做负功，电势能增加，则机械能减小，故 D 正确。正确。 4 (2019 届高三届高三黄冈中学模拟黄冈中学模拟)质谱仪是一种测定带电粒子质量 和分析同位素的重要工具。如图所示铅盒 质谱仪是一种测定带电粒子质量 和分析同位素的重要工具。如图所示铅盒A中的放射源放出大量的带 正电粒子 中的放射源放出大量的带 正电粒子(可认为初速度为零可认为初速度为零)， 从狭缝， 从狭缝 S1进入电压为进入电压为 U 的加速电场区 加速后，再通过狭缝 的加速电场区 加速后，再通过狭缝 S2，最后从小孔，最后从小孔 G 垂直于垂直于 MN 射入偏转磁场， 该偏转
8、 磁场是以直线 射入偏转磁场， 该偏转 磁场是以直线 MN 为切线、磁感应强度为为切线、磁感应强度为 B、方向垂直于纸面向外、 半径为 、方向垂直于纸面向外、 半径为 R 的圆形匀强磁场。现在的圆形匀强磁场。现在MN上的上的F点点(图中未画出图中未画出)接收到该粒子，且接收到该粒子，且 GF R。则。则3 该粒子的比 荷为该粒子的比 荷为(粒子的重力忽略不计粒子的重力忽略不计)( ) A. B. 8U R2B2 4U R2B2 C. D. 6U R2B2 2U R2B2 解析 ： 选解析 ： 选 C 粒子进入匀强磁场的运动轨迹如图所示。 设粒 子被加速后获得的速度为 粒子进入匀强磁场的运动轨迹
9、如图所示。 设粒 子被加速后获得的速度为v，由动能定理有，由动能定理有，qU mv2，由几何关，由几何关 1 2 系可得， 粒子在磁场中做圆周运动的偏转角系可得， 粒子在磁场中做圆周运动的偏转角 60，则粒子在磁 场中做匀速圆周运动的轨迹半径 ，则粒子在磁 场中做匀速圆周运动的轨迹半径 r，又，又 Bqvm，解得 ，故，解得 ，故 C 3R 3 v2 r q m 6U R2B2 正确。正确。 5多选多选如图所示，带等量异种电荷的平行金属板如图所示，带等量异种电荷的平行金属板 a、b 处于匀 强磁场中， 磁场方向垂直纸面向里。 不计重力的带电粒子沿 处于匀 强磁场中， 磁场方向垂直纸面向里。 不
10、计重力的带电粒子沿 OO方向 从左侧垂直于电、磁场射入，从右侧射出 方向 从左侧垂直于电、磁场射入，从右侧射出 a、b 板间区域时动能比射入时小 ； 要使粒子射出 板间区域时动能比射入时小 ； 要使粒子射出 a、b 板间区域时的动能比射入时大，可采用的措施是板间区域时的动能比射入时大，可采用的措施是( ) A适当减小两金属板的正对面积适当减小两金属板的正对面积 B适当增大两金属板间的距离适当增大两金属板间的距离 C适当减小匀强磁场的磁感应强度适当减小匀强磁场的磁感应强度 D使带电粒子的电性相反使带电粒子的电性相反 解析：选解析：选 AC 粒子在电、磁场中，动能逐渐减小，说明电场力做负功，因洛伦
11、兹力不 做功，则电场力小于洛伦兹力，若减小两金属板的正对面积，场强 粒子在电、磁场中，动能逐渐减小，说明电场力做负功，因洛伦兹力不 做功，则电场力小于洛伦兹力，若减小两金属板的正对面积，场强 E，S 减小，Q减小，Q 4kQ rS 不变，不变，E 增大，电场力变大，当电场力大于洛伦兹力时，粒子向电场力方向偏转，电场力 做正功，射出时动能变大， 增大，电场力变大，当电场力大于洛伦兹力时，粒子向电场力方向偏转，电场力 做正功，射出时动能变大，A 项正确；当增大两金属板间的距离时，场强不变，项正确；当增大两金属板间的距离时，场强不变，B 项错误； 当减小磁感应强度时洛伦兹力减小，可能小于电场力，粒子
12、可能向电场力方向偏转，电场 力做正功，射出时动能变大， 项错误； 当减小磁感应强度时洛伦兹力减小，可能小于电场力，粒子可能向电场力方向偏转，电场 力做正功，射出时动能变大，C 项正确；当改变粒子电性时，其所受电场力、洛伦兹力大 小不变，方向均反向，所以射出时动能仍然减小， 项正确；当改变粒子电性时，其所受电场力、洛伦兹力大 小不变，方向均反向，所以射出时动能仍然减小，D 项错误。项错误。 6多选多选(2018全国名校模拟全国名校模拟)如图所示，区域中有正交的匀 强电场和匀强磁场，区域中只有匀强磁场， 不同的离子 如图所示，区域中有正交的匀 强电场和匀强磁场，区域中只有匀强磁场， 不同的离子(不
13、计重力不计重力) 从左侧进入两个区域，在区域中都没有发生偏转，在区域中做圆 周运动的轨迹都相同，则关于这些离子说法正确的是 从左侧进入两个区域，在区域中都没有发生偏转，在区域中做圆 周运动的轨迹都相同，则关于这些离子说法正确的是( ) A离子一定都带正电离子一定都带正电 B这些离子进入区域的初速度相等这些离子进入区域的初速度相等 C离子的比荷一定相同离子的比荷一定相同 D这些离子的初动量一定相同这些离子的初动量一定相同 解析：选解析：选 BC 由题意知，不同的离子通过区域时都不偏转，说明受到的电场力与洛 伦兹力相等，即 由题意知，不同的离子通过区域时都不偏转，说明受到的电场力与洛 伦兹力相等，
14、即 EqB1qv，故离子的初速度相等，若为正离子，则电场力向下，洛伦兹力 向上；若为负离子，则电场力向上，洛伦兹力向下，选项 ，故离子的初速度相等，若为正离子，则电场力向下，洛伦兹力 向上；若为负离子，则电场力向上，洛伦兹力向下，选项 A 错误，错误，B 正确；不同的离子进 入区域后，其偏转半径相同，由公式 正确；不同的离子进 入区域后，其偏转半径相同，由公式 R可知，它们的比荷相同，选项可知，它们的比荷相同，选项 C 正确；由于正确；由于 mv Bq 离子的质量不一定相等，所以无法判断初动量是否相等，选项离子的质量不一定相等，所以无法判断初动量是否相等，选项 D 错 误。 错 误。 7.如图
15、所示为一种获得高能粒子的装置如图所示为一种获得高能粒子的装置环形加速器， 环形区 域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为 环形加速器， 环形区 域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为 m、电荷量为、电荷量为q 的粒子 在环中做半径为 的粒子 在环中做半径为 R 的圆周运动。的圆周运动。A、B 为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当 粒子飞经 为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当 粒子飞经 A 板时，板时，A 板电势升高为板电势升高为U，B 板电势仍保持为零，粒子在两极板间的电场中加 速。每当粒子离开电场区域时， 板电势仍保持为零，粒子在两极板间的电场中加 速。每当粒子离开电场
16、区域时，A 板电势又降为零，粒子在电场中一次次加速，动能不断 增大，而在环形区域内绕行半径不变 板电势又降为零，粒子在电场中一次次加速，动能不断 增大，而在环形区域内绕行半径不变(设极板间距远小于设极板间距远小于 R)。下列关于环形加速器的说法正 确的是 。下列关于环形加速器的说法正 确的是( ) A环形区域内的磁感应强度大小环形区域内的磁感应强度大小 Bn与加速次数与加速次数 n 之间的关系为之间的关系为 Bn Bn 1 n n 1 B环形区域内的磁感应强度大小环形区域内的磁感应强度大小 Bn与加速次数与加速次数 n 之间的关系为之间的关系为 Bn Bn 1 n n 1 CA、B 板之间的电
17、压可以始终保持为板之间的电压可以始终保持为 U D粒子每次绕行一圈所需的时间粒子每次绕行一圈所需的时间 tn与加速次数与加速次数 n 之间的关系为之间的关系为 tn tn 1 n n 1 解析：选解析：选 B 因粒子每绕行一圈，其增加的能量为 因粒子每绕行一圈，其增加的能量为 qU，所以绕行第，所以绕行第 n 圈时获得的总动 能为 圈时获得的总动 能为 mvn2nqU，得第，得第 n 圈的速度圈的速度 vn 。在磁场中，由牛顿第二定律得。在磁场中，由牛顿第二定律得 qBnvnm 1 2 2nqU m ，解得，解得 Bn ，所以，所以 ，A 项错误，项错误，B 项正确；如果项正确；如果 A、B
18、板之间的板之间的 vn2 R 1 R 2nmU q Bn Bn 1 n n 1 电压始终保持为电压始终保持为 U，粒子在，粒子在 A、B 两极板之间飞行时，电场对其做功两极板之间飞行时，电场对其做功 qU，从而使之加速， 在磁场内飞行时，电场又对粒子做功 ，从而使之加速， 在磁场内飞行时，电场又对粒子做功qU，从而使之减速，粒子绕行一周电场对其所做总，从而使之减速，粒子绕行一周电场对其所做总 功为零， 动能不会增加， 达不到加速效果，功为零， 动能不会增加， 达不到加速效果， C 项错误 ； 根据项错误 ； 根据 t得得 tn2R， 得， 得 2R v m 2nqU tn tn 1 ，D 项错
19、误。项错误。 n 1 n 8多选多选(2018北京燕博园模拟北京燕博园模拟)如图甲所示，一质量如图甲所示，一质量 m0.5 kg、电荷量、电荷量 q1 10 2 C 的物块静止在绝缘的粗糙水平面上，在物块所在的足够大的空间内，加一与水平方 向夹角 的物块静止在绝缘的粗糙水平面上，在物块所在的足够大的空间内，加一与水平方 向夹角 37、斜向右下方的匀强电场，电场强度、斜向右下方的匀强电场，电场强度 E1103 V/m。物块在电场力的作用 下开始运动，物块运动后还受到空气阻力，其大小与速度的大小成正比。物块的加速度 。物块在电场力的作用 下开始运动，物块运动后还受到空气阻力，其大小与速度的大小成正
20、比。物块的加速度 a 与时间与时间 t 的关系如图乙所示。已知的关系如图乙所示。已知 sin 370.6，cos 370.8，重力加速度，重力加速度 g 取取 10 m/s2。以 下判断正确的是 。以 下判断正确的是( ) A物块与水平面间的动摩擦因数为物块与水平面间的动摩擦因数为 3 11 Bt2 s 时物块的动能为时物块的动能为 56.25 J Ct3 s 时物块受到的空气阻力为时物块受到的空气阻力为 5 N D前前 5 s 内合外力对物块做的功为内合外力对物块做的功为 100 J 解析：选解析：选 ABD 由题图乙可知， 由题图乙可知，t0 时物块的加速度时物块的加速度 a010 m/s
21、2，且，且 t0 时物块受到 的空气阻力为零，对物块进行受力分析可得， 时物块受到 的空气阻力为零，对物块进行受力分析可得，Eqcos (mgEqsin )ma0，解得，解得 ， 3 11 故故 A 选项正确；选项正确；t2 s 时物块的速度由题图乙中图线与坐标轴围成的面积可得，时物块的速度由题图乙中图线与坐标轴围成的面积可得，v 2 1 2 (105)m/s15 m/s，物块的动能，物块的动能 Ek mv256.25 J，故，故 B 选项正确；由题图乙可知选项正确；由题图乙可知 t3 1 2 s 时物块的加速度大小时物块的加速度大小 a12.5 m/s2， 对物块进行受力分析可得， 对物块进
22、行受力分析可得， Eqcos (mgEqsin ) Ffma1，解得，解得 Ff3.75 N，故，故 C 选项错误；由题图乙可知选项错误；由题图乙可知 t4 s 时物块的加速度减为零， 此后物块做匀速直线运动，由题图乙中图线与坐标轴围成的面积可得，物块的最大速度 时物块的加速度减为零， 此后物块做匀速直线运动，由题图乙中图线与坐标轴围成的面积可得，物块的最大速度 vm 20 m/s， 由动能定理可知， 合外力对物块做的功等于物块动能的变化量， 即， 由动能定理可知， 合外力对物块做的功等于物块动能的变化量， 即 WEk mvm2 1 2 100 J，故，故 D 选项正确。选项正确。 9多选多选
23、质量为质量为 m、电荷量为、电荷量为 q 的带正电小球的带正电小球(可视为质点可视为质点)，从 倾角为 ，从 倾角为的粗糙绝缘斜面的粗糙绝缘斜面(动摩擦因数动摩擦因数0)的小球由轨道左端的小球由轨道左端 A 无初速度滑 下，当小球滑至轨道最低点 无初速度滑 下，当小球滑至轨道最低点 C 时，给小球再施加一始终水平向右的外力时，给小球再施加一始终水平向右的外力 F，使小球能以保 持不变的速率滑过轨道右侧的 ，使小球能以保 持不变的速率滑过轨道右侧的 D 点。若小球始终与轨道接触，重力加速度为点。若小球始终与轨道接触，重力加速度为 g，则下列判断 正确的是 ，则下列判断 正确的是 ( ) A小球在
24、小球在 C 点受到的洛伦兹力大小为点受到的洛伦兹力大小为 qB 2gR B小球在小球在 C 点对轨道的压力大小为点对轨道的压力大小为 3mgqB 2gR C小球从小球从 C 到到 D 的过程中，外力的过程中，外力 F 的大小保持不变的大小保持不变 D小球从小球从 C 到到 D 的过程中，外力的过程中，外力 F 的功率逐渐增大的功率逐渐增大 解析：选解析：选 AD 小球从 小球从 A 点运动到点运动到 C 点的过程中只有重力做功，根据动能定理得点的过程中只有重力做功，根据动能定理得 mgR mv2，解得，解得 v，故小球在，故小球在 C 点受到的洛伦兹力大小为点受到的洛伦兹力大小为 F洛 洛 q
25、BvqB， 1 2 2gR2gR 故故 A 正确；由左手定则可知，小球向右运动到正确；由左手定则可知，小球向右运动到 C 点时受到的洛伦兹力的方向向上，则有点时受到的洛伦兹力的方向向上，则有 NqvBmg， 解得， 解得 N3mgqB， 故， 故 B 错误 ； 小球从错误 ； 小球从 C 到到 D 的过程中速率不变，的过程中速率不变， mv2 R 2gR 由受力分析得由受力分析得 mgsin Fcos ，速度方向与水平方向夹角，速度方向与水平方向夹角 变大，重力沿切线方向的分力 增大，所以水平外力 变大，重力沿切线方向的分力 增大，所以水平外力 F 的大小增大，故的大小增大，故 C 错误；小球从错误；小球从 C 到到 D 的过程中，速率不变，而洛 伦兹力和支持力不做功，所以外力 的过程中，速率不变，而洛 伦兹力和支持力不做功，所以外力 F 的功率与小球克服重力做功的功率大小相等，由运动 的合成与分解可知，小球从 的功率与小球克服重力做功的功率大小相等，由运动 的合成与分解可知，小球从 C 向向 D 运动的过程中，竖直方向的分速度越来越大，所以小球 克服重力做功的功率增大，外力 运动的过程中，竖直方向的分速度越来越大，所以小球 克服重力做功的功率增大，外力 F 的功率也增大，故的功率也增大，故 D 正确。正确。