2022年备考高考物理一轮复习第九章第3讲带电粒子在复合场中的运动练习含解析.docx

板块三限时标准特训时间:45 分钟总分值 :100 分一、挑选题 此题共 9 小题,每题 6 分,共 54 分.其中 1 5 为单项挑选 ,6 9为多项挑选 1、2021 ·冀州月考 如图是磁流体发电机的示意图,在间距为 d 的平行金属板 A、C 间,存在磁感应强度为 B、方向垂直纸面对外的匀强磁场,两金属板通过导线与变阻器 R 相连,等离子体以速度 v 平行于两金属板垂直射入磁场 .假设要减小该发电机的电动势,可实行的方法是 A、增大 dB、增大 BC、增大 RD、减小 v答案:解析:D发电机的电动势EBdv,要想减小电动势 ,就可以通过减小B、d或 v 实现,D 正确.2、2021 ·绵阳二诊 如下图,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 ,磁场方向垂直纸面对外 .其中,带电粒子不行能做匀速直线运动的是 学习文档 仅供参考答案:B解析:图 A 中两条垂直纸平面的长直导线中通有等大反向的电流,在中垂线上产生的合磁场方向水平向右,带电粒子将沿中垂线做匀速直线运 动;图 B 中等量同种正点电荷在中垂线上的合场强在连线中点左侧水平B向左,在连线中点右侧水平向右,带电粒子受力不为零 ,不行能做匀速直线运动; 图 C 中粒子运动方向与所处位置磁感线平行,粒子做匀速直线运动 ; 图 D 是速度挑选器的原理图 ,只要 v0E,粒子做匀速直线运动 ,应选 B.3. 2021 长·春质监 如下图,宽度为 d、厚度为 h 的导体放在垂直于它的磁d感应强度为 B 的匀强磁场中 ,当电流通过该导体时 ,在导体的上、下外表之间会产生电势差 ,这种现象称为霍尔效应 .试验说明 :当磁场不太强时 ,电势差 U、电流 I 和磁感应强度 B 的关系为 :UKIB ,式中的比例系数 K 称为霍尔系数 .设载流子的电荷量为 q,以下说法正确的选项是 qdA、载流子所受静电力的大小 F UB、导体上外表的电势肯定大于下外表的电势nqC、霍尔系数为 K 1 ,其中 n 为导体单位长度上的电荷数BID、载流子所受洛伦兹力的大小 F 洛 nhd,其中 n 为导体单位体积内的电荷数答案:Dh解析:导体中的电场强度 EU,载流子所受电场力 FEqUqh,A 项错误;由左手定就可知 ,载流子受到的洛伦兹力向上 ,由于载流子的电性不确定,B 项错误; 稳固时,电场力与洛伦兹力相等 ,即 qvBIBUqh . UBhv,又电流的微观表达式 :I nqSv nqhdv,解两式得 :U nqd,式中 n 为单位体积BI内的电荷数 ,C 项错误; 由 F 洛Bqv nhd,D 项正确.4、2021 ·浙江模拟 电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用.如下图,泵体是一个长方体 ,ab 边长为 L 1,两侧端面是边长为 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,把泵体的上下两外表接在电压为 U内阻不计 的电源上 ,就A、泵体上外表应接电源负极B、通过泵体的电流 I UL 1C、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答案:C解析:当泵体上外表接电源的正极时 ,电流从上向下流过泵体 ,这时受到的磁场力水平向左拉动液体 ,故 A 错误; 依据电阻定律 ,泵体内液体的电阻RL S1× L 21 ,因此流过泵体的电流 I U UL 1·,故 B 错误;增 L 1L 2·L 1R大磁感应强度 B,泵体内液体受到的磁场力变大 ,因此可获得更大的抽液高度,故C 正确;假设增大液体的电阻率 ,可以使电流减小 ,受到的磁场力减小,使抽液高度减小 ,故 D 错误.5. 2021 ·日照三校联考 如下图 ,匀强磁场垂直于纸面对里,匀强电场平行于斜面对下 ,斜面是粗糙的 .一带正电物块以某一初速度沿斜面对上滑动, 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 , 就从 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、电势能变化量的肯定值不相同D、动能变化量的肯定值相同答案:B解析:两过程中 ,重力、电场力恒定、支持力方向不变,洛伦兹力、摩擦力方向相反 ,物块所受合外力不同 ,由牛顿其次定律知 ,加速度必定不同 ,A 项错误 ;上滑过程中 ,洛伦兹力垂直斜面对上 ,物块所受滑动摩擦力 Ff mgcos qvB ,下滑过程中 ,洛伦兹力垂直斜面对下 ,物块所受滑动摩擦 力 Ff mgcos qv B,摩擦产生热量 Q Ffx,两过程位移大小相等 ,摩擦力大小不同 ,故产生热量不同 ,B 项正确; a、b 两点电势确定 ,由 Epq 可知,两过程中电势能变化量的肯定值相等 ,C 项错误;整个过程中 ,重力做功为零 ,电场力做功为零 ,摩擦力做功不为零 ,故物块动能肯定变化 ,所以上滑和下滑两过程中动能变化量肯定值肯定不同,D 项错误.6、2021 ·云南邵通二模 磁流体发电机是一种把物体内能直接转化为电能的低碳环保发电机 ,以下图为其原理示意图 ,水平放置的平行金属板 C、D 间有匀强磁场 ,磁感应强度为 B,将一束等离子体 高温下电离的气体 ,含有大量带正电和带负电的微粒 水平射入磁场 ,两金属板间就产生电压 .定值电阻 R0 的阻值是滑动变阻器最大阻值的一半 ,与开关 S 串联接在 C、D 两端,已知两金属板间距离为 d,射入等离子体的速度为 v,磁流体发电机本身的电阻为 rR0<r<2R0.不计粒子的重力 ,就滑动变阻器的滑片P 由 a 端向b 端滑动的过程中 A、电阻 R0 消耗的功率最大值为B2d2v2R0R0r 2B 2d2v2B、滑动变阻器消耗的功率最大值为R0rC、金属板 C 为电源负极 ,D 为电源正极D、发电机的输出功领先增大后减小答案:ACD解析:依据左手定就可判定两极板的极性,离子在运动过程中同时受静电力和洛伦兹力 ,到二力平稳时两极板间的电压稳固,EBdv.由题图可知,当滑片 P 位于 b 端时,电路中电流最大 ,电阻 R0 消耗功率最大 ,其最大值为 P1I 2R0E2R0R0rB2d2v2R02 R0r 2 ,故 A 正确; 将定值电阻 R0 归为电源内阻 ,由于滑动变阻器的最大阻值2R0<r R0,就当滑动变阻器连入电路的阻值2B2d2v 2R0最大时消耗功率最大 ,最大值为 P r3R0 2 ,故 B 错误; 等离子体射入后 ,由左手定就可知正离子向 D 板偏转 ,负离子向 C 板偏转,所以极板 C 为电源负极 ,极板 D 为电源正板 ,C 正确;等离子体稳固流淌时 ,洛伦兹力与静电力平稳 ,即 BqvEqd,所以电源电动势为EBdv,又 R0<r<2R0,所以滑片 P由 a 端向 b 端滑动时 ,外电路总电阻减小 ,其间某位置有 r R0R,由电源输出功率与外电阻关系可知 ,在滑片 P 由 a 端向 b 端滑动的过程中 ,发电机的输出功领先增大后减小 ,故 D 正确.7. 2021 ·浙江三校模拟 如下图,空间中存在正交的匀强电场E 和匀强磁场 B匀强电场水平向右 ,在竖直平面内从 a 点沿 ab、ac 方向抛出两带电小球不考虑两带电球的相互作用,两球电荷量始终不变 ,关于小球的运动,以下说法正确的选项是 A、沿 ab、ac 方向抛出的带电小球都可能做直线运动B、只有沿 ab 抛出的带电小球才可能做直线运动C、假设有小球能做直线运动,就它肯定是匀速运动D、两小球在运动过程中机械能均守恒答案:AC解析: 沿 ab 方向抛出的带正电小球 ,或沿 ac 方向抛出的带负电小球 ,在重力、电场力、洛伦兹力的作用下 ,都可能做匀速直线运动 ,A 正确,B 错误.在重力、电场力、洛伦兹力三力都存在时的直线运动肯定是匀速直线运动,C 正确.两小球在运动过程中除重力做功外仍有电场力做功 ,故机械能不守恒 ,D 错误.8. 2021 江·西新余二模 如下图,S 为一离子源 ,MN 为长荧光屏 ,S 到 MN 的距离为 L,整个装置处在范畴足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面对里,磁感应强度大小为 B.某时刻离子源 S一次性沿平行纸面的各个方向匀称地射出大量的正离子 ,离子的质量 m、电荷量 q、速率 v 均相同 ,不计离子的重力及离子间的相互作用力 ,就m2mA、当 v<qBL 时全部离子都打不到荧光屏上B、当 v<qBL 时全部离子都打不到荧光屏上C、当 v qBL 时,打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为 1m2D、当 v qBL 时,打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为5m答案:ACmv 212mvqBLL解析:依据牛顿其次定律 qvBR ,得 R qB,当 v<2m 时,R<2,直径2R<L,全部离子都打不到荧光屏上,故 A正确 ; 当 v<qBL 时,对于 qBLm2mv<qBL 的离子 L R<L,能打到荧光屏上 ,故 B 错误;当v qBL时,可知半m,2m径 RL,离子运动轨迹如下图 ,离子速度为 v 1 时从下侧回旋 ,刚好和荧光屏下部相切 ;离子速度为 v2 时从上侧回旋 ,刚好和荧光屏上部相切 ,打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为,21 故 D 错误,C 正确.9. 2021 ·黑龙江虎林模拟 如下图 ,一粒子发射源 P 位于足够大绝缘板 AB 的上方 d 处,能够在纸面内向各个方向发射速率为v、电荷量为 q、质量为 m 的带正电的粒子 ,空间存在垂直纸面的匀强磁场,不考虑粒子间的相互作用和粒子重力 ,已知粒子做圆周运动的半径大小恰好为d,就A、能打在板上的区域长度是 2dB、能打在板上的区域长度是 3 1d6v6mvC、同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为7d D、同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为qd答案:BC解析:以磁场方向垂直纸面对外为例,打在极板上粒子轨迹的临界状态 如图 1 所示.依据几何关系知 ,带电粒子能到达板上的长度 l 1 3d,故A 错误,B 正确;在磁场中运动时间最长和最短的粒子运动轨迹示意图如图 2 所示.由几何关系知 ,最长时间 t1 31最短时间 t2又有粒子在磁场中运动的周期 T 2rT, 42d; 依据题意6T,77dv v:t1 t2 t.联立解得 : t T6v ,故 C12正确,D 错误.假设磁场方向垂直纸面对里,可得出同样的结论 .二、非挑选题 此题共 3 小题,共 46 分10. 15 分如下图 ,在足够大的空间范畴内 ,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面对外的匀强磁场 ,电场强度为 E,磁感应强度为 B,足够长的斜面固定在水平面上 ,斜面倾角为 45°.有一带电的小球 P 静止于斜面顶端 A 处,且恰好对斜面无压力 .假设将小球 P 以初速度 v 0 水平向右抛出 P 视为质点 ,一段时间后 ,小球落在斜面上的 C 点.已知小球的运动轨迹在同一竖直平面内 ,重力加速度为 g,求:(1) 小球 P 落到斜面上时速度方向与斜面的夹角及由 A 到 C 所需的时间 t;(2) 小球 P 抛出到落到斜面的位移 x 的大小.答案°:145E2gB2Ev 02gB解析:1小球 P 静止时不受洛伦兹力作用 ,仅受自身重力和电场力 ,对斜面无压力 ,就 mgqEP 获得水平初速度后由于重力和电场力平稳,将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 ,由对称性可得小球 P 落到斜面上时其速度方向与斜面的夹角为 45°2v 0qv0BmR 2RTv02m qB圆周运动转过的圆心角为 90°,小球 P 由 A 到 C 所需的时间 :tTE 2由式可知 ,P 做匀速圆周运动的半径 Rmv 0qB 4 2gB由几何关系知 x 2R由可解得位移 x2Ev 0gB.11. 2021 ·河南开封一模 15 分如下图,真空中有一以 O 点为圆心的圆形匀强磁场区域 ,半径为 R0.5 m,磁场垂直纸面对里 .在 y>R 的区域存在沿m y 方向的匀强电场 ,电场强度为 E×105 V/m. 在 M 点有一正粒子以速率v×106 m/s 沿 x 方向射入磁场 ,粒子穿出磁场进入电场 ,速度减小至 0 后又返回磁场 ,最终又从磁场离开 .已知粒子的比荷为q × 107 C/kg, 粒子重力不计 .(1) 求圆形磁场区域磁感应强度的大小 ;(2) 求沿 x 方向射入磁场的粒子 ,从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程.答案:10.2 T20.5 1 m解析: 1沿 x 方向射入磁场的粒子在进入电场后 ,速度减小到 0,粒子肯定是从如下图的 P 点竖直向上射出磁场 ,逆着电场线运动 ,所以可得粒子在磁场中做圆周运动的半径 rR0.5 mmv2mv依据 Bqvr,得 B qR,代入数据得 B 0.2 T.2粒子返回磁场后 ,经磁场偏转后从 N 点射出磁场 ,MN 为直径,粒子在磁场中的路程为二分之一圆周长 ,即 s1 R设粒子在电场中运动的路程为s2,s21依据动能定理得 Eq 2 2mv2,s2mv 2mv2Eq就总路程 s REq ,代入数据得 s0.5 1 m.12. 2021 ·嘉兴市一中期末 16 分如下图,宽度为 3L 的区域被平均分为区域、 ,其中、有匀强磁场 ,它们的磁感应强度大小相等 ,方向垂直纸面且相反 .长为 3LL、宽为 2的矩形abcd 紧邻磁场下方 ,与磁场边界对齐 ,O 为 dc 边中点 ,P 为 dc 中垂线上一点 ,OP3L.矩形内有匀强电场 , 电场强度大小为 E,方向由 a 指向 O.电荷量为 q、质量为 m、重力不计的带电粒子由 a 点静止释放 ,经电场加速后进入磁场 ,运动轨迹刚好与区域的右边界相切 .(1) 求该粒子经过 O 点时的速度大小 v 0;(2) 求匀强磁场的磁感应强度大小 B;(3) 假设在 aO 之间距 O 点 x 处静止释放该粒子 ,粒子在磁场区域中共偏转n 次到达 P 点,求 x 满意的条件及 n 的可能取值 .m答案:12qEL(2) 3mE 2qL3(3) x 2n1 2L,n 2、3、4、5、6、7、86解析:1由题意中长宽几何关系可知 aOL ,粒子在从 a 到 O 加速,由动能定理 :qEL 12mv02m得粒子经过 O 点时速度大小 :v 02EqL (2) 粒子在磁场区域中的运动轨迹如图 ,设粒子轨迹圆半径为R0,由几何关系可得 :3R0R0cos60 ° 3 L0mv2由洛伦兹力公式和牛顿其次定律得 :qv 0B3mER0 联立式 ,得: B2qL (3) 假设粒子在磁场中一共经过 n 次偏转到达 P,设粒子轨迹圆半径为R,6由几何关系有 :2n3Ltan30 °Rcos30 ° 3L 依题意有 0<R R09联立得 7n<9,且 n 取正整数设粒子在磁场中的运动速率为v,mv2有:qv B R 2mv在电场中的加速过程 ,由动能定理 : qEx 12联立式 ,31得:x 2n62L,其中 n2、3、4、5、6、7、8.