2021-2022年收藏的精品资料高考物理一轮复习 第八章第三讲《带电粒子在复合场中的运动》试题.doc

第八章 第三讲 带电粒子在复合场中的运动一、单项选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分)1. 如图1所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点 () 图1A.带有电荷量为的正电荷 来B.沿圆周逆时针运动C.运动的角速度为D.运动的速率为解析：带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有mgqE，求得电荷量q，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，A错.由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动，B错.由qvBmv得，C正确.在速度选择器装置中才有v，故D错.答案：C2. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如图2所示表示了它的发电原理：将一束等离子体喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压.如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时，电流表的示数为I.那么板间电离气体的电阻率为 ()图2A.(R) B.(R)C.(R) D.(R)解析：当发电机稳定时，等离子体做匀速直线运动，所以qvBqEq，即UBdv，由I和r得(R)，故A正确.答案：A3. 如图3所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁 场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些正子具有相同的 () 图3A.动能 B.质量C.电荷量 D.比荷解析：设电场的场强为E，由于正离子在区域里不发生偏转，则EqB1qv，得v；当正离子进入区域时，偏转半径又相同，所以R，故选项D正确.答案：D4. 一重力不计的带电粒子以水平初速度v0(v0<E/B)先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明显竖直边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图4甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；若把电场和磁场叠加且边界重合，如图乙所示，该粒子仍以水平初速度v0穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小 ()图4A.一定是W1W2B.一定是W1>W2C.一定是W1<W2D.可能是W1>W2，也可能是W1<W2解析：由题可知，带电粒子穿过叠加场时洛伦兹力小于电场力，二力方向相反，所以沿电场方向偏移的距离比第一次仅受电场力时偏移的距离小，且洛伦兹力不做功，故W1>W2.B项正确.答案：B5. 如图5所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装 置处在由水平匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的vt图象如图6所示，其中正确的是 () 图5图6解析：小球下滑过程中，qE与qvB反向，开始下落时qE>qvB，所以a，随下落速度v的增大a逐渐增大；当qE<qvB之后，其a，随下落速度v的增大a逐渐减小；最后a0小球匀速下落，故图C正确，A、B、D错误.答案：C二、双项选择题(本题共5小题，共35分.在每小题给出的四个选项中，只有两个选项正确，全部选对的得7分，只选一个且正确的得2分，有选错或不答的得0分)6. (2010·广州模拟)不计重力的负粒子能够在如图7所示的正交匀强 电场和匀强磁场中匀速直线穿过.设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度v，以下说法正确的是 () 图7A.若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定能够直线穿过B.若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能直线穿过C.若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能一定减小D.若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变解析：粒子能够直线穿过，则有qqvB，即v，若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，A项错，同理B项正确；粒子向下偏，电场力做负功，又W洛0，所以Ek<0，C项正确，D项错.答案：BC7. 利用如图8所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子 数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是 () 图8A.上表面电势高B.下表面电势高C.该导体单位体积内的自由电子数为D.该导体单位体积内的自由电子数为解析：画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故B正确，A错误.再根据eevB，IneSvnebdv得n，故D正确，C错误.答案：BD8. 如图9所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘 杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的瞬时作用力，使其开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能的是 () 图9A.始终做匀速运动B.始终做减速运动，最后静止于杆上C.先做加速运动，最后做匀速运动D.先做加速运动，后做减速运动解析：给滑环一个瞬时作用力，滑环获得一定的速度v，当qvBmg时，滑环将以v做匀速直线运动，故A正确.当qvB<mg时，滑环受摩擦阻力做减速运动，直到停下来，故B正确.当qvB>mg时，滑环先做减速运动，当减速到qvBmg后，以速度v做匀速直线运动，由于摩擦阻力作用，环不可能做加速运动，故C、D错.答案：AB9. 真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场，如图10 所示，一质量为m、带电荷量为q的物体以速度v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零，电势能也为零，那么，下列说法正确的是 ()A.物体带正电且逆时针转动 图10B.物体运动的过程中，机械能守恒，且机械能为Emv2C.物体运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为EpmgR(1cost)D.物体运动的过程中，电势能随时间的变化关系为EpmgR(1cost)解析：物体在竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，必为重力与电场力平衡，故物体必带正电，洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断出物体必逆时针转动，A正确.物体运动过程中电场力对物体做功，机械能不守恒，B错.物体从最低点转过角，则Epmg(RRcos)mgR(1cost)，C正确.由于电势能与重力势能大小相等且电势能是负值，故D错误.答案：AC10. (2009·青岛模拟)环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图11所示，正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞.为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是 ()图11A.对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大B.对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小C.对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小D.对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变解析：在加速器中qUmv2，在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r，即r ，所以在半径不变的条件下越大，B越小，选项B正确；粒子在空腔内的周期T来，故加速电压越大，粒子的速率v越大，其周期越小，选项C正确.答案：BC三、非选择题(本题共2小题，共30分)11. (15分)(2009·天津高考)如图12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 图12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，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.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，有qEmg E 重力的方向是竖直向下的，电场力的方向则应为竖直向上，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 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 由速度的合成与分解知cos 由式得v0cot. (3)设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vyv0tan 由匀变速直线运动规律知v2gh 由式得h.答案：(1)方向竖直向上(2)cot(3)12. (15分)(2010·济南模拟)某塑料球成型机工作时，可以喷出速 度v010 m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量m1.0×104 kg，并且在喷出时已带了q1.0×104 C的负电荷，如图13所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d1.5 m的水平光滑的绝缘轨道，而后又过半径R0.4 m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道.今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为E的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点M处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好从圆形轨道上与圆心等高的N点脱离轨道落入放在地面上接地良好的金属容器内，g10 m/s2，求：(1)所加电场的电场强度E；(2)所加磁场的磁感应强度B.解析：(1)设小球在M点的速率为v1，只加电场时对小球在M点由牛顿第二定律得：mgm在水平轨道上，对小球由动能定理得：qEdmvmv由以上两式解之得：E32 V/m(2)设小球在N点速率为v2，在N点由牛顿第二定律得：qv2Bm从M到N点，由机械能守恒定律得：mgRmvmv解得：B5 T.答案：(1)32 V/m(2)5 T