高考物理总复习 第9章 第3课时 带电粒子在复合场中的运动课时作业（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

【全优课堂】2016高考物理总复习 第9章 第3课时 带电粒子在复合场中的运动课时作业一、单项选择题1.如图1所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上已知小球所受电场力与重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是()图1A小球能越过d点并继续沿环向上运动B当小球运动到c点时，所受洛伦兹力最大C小球从a点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能增大D小球从b点运动到c点的过程中，电势能增大，动能先增大后减小【答案】D【解析】由题意可知，小球运动的等效最低点在b、c中间，因此当小球运动到d点时速度为0，不能继续向上运动，选项A错误；小球在等效最低点时速度最大，所受洛伦兹力最大，选项B错误；小球从a运动到b的过程中，重力做正功，电场力也做正功，所以重力势能与电势能均减小，选项C错误；小球从b运动到c的过程中，电场力做负功，电势能增大，合外力先做正功再做负功，动能先增大后减小，选项D正确2.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图2所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图2A1.3 m/s，a正、b负B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正D2.7 m/s，a负、b正【答案】A【解析】根据左手定则，可知a正、b负，所以C、D错；因为离子在场中所受合力为零，Bqvq，所以v1.3 m/s，A对，B错3.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度磁强计的原理如图3所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所作的定向移动可视为匀速运动两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U.则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为()图3A.，M正、N负B，M正、N负C.，M负、N正D，M负、N正【答案】C【解析】由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集、故M负、N正由F电f，即eBev，InevSnevab，得B.4有一个带电荷量为q、重为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图4所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是()图4A一定做曲线运动B不可能做曲线运动C有可能做匀加速运动D有可能做匀速运动【答案】A5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图象为下图中的()图5【答案】C【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错误二、双项选择题6.(2014·南昌调研)某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出)，带电小球沿如图6所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是()图6A小球一定带正电B小球可能做匀速直线运动C带电小球一定做匀加速直线运动D运动过程中，小球的机械能增大【答案】CD【解析】由于重力方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动方向斜向下，与磁场方向相同，故不受磁场力作用，电场力必水平向右，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线运动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同，故小球一定做匀加速运动，选项C正确；运动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项D正确7(2014·汕头测评)如图7所示，水平放置的两块平行金属板，充电后与电源断开板间存在着方向竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面向里、磁感强度为B的匀强磁场一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力及空气阻力)，以水平速度v0从两极板的左端中间射入场区，恰好做匀速直线运动则()图7A粒子一定带正电B若仅将板间距离变为原来的2倍，粒子运动轨迹偏向下极板C若将磁感应强度和电场强度均变为原来的2倍，粒子仍将做匀速直线运动D若撤去电场，粒子在板间运动的最长时间可能是【答案】CD【解析】不计重力，粒子仅受电场力和磁场力做匀速直线运动，合力为零电场力与磁场力等大反向该粒子可以是正电荷，也可以是负电荷，A错仅将板间距离变为原来的2倍，由于带电荷量不变，板间电场强度不变，带电粒子仍做匀速直线运动，B错若将磁感应强度和电场强度均变为原来的2倍，粒子所受电场力和磁场力均变为原来的2倍，仍将做匀速直线运动，C对若撤去电场，粒子将偏向某一极板，甚至从左侧射出，粒子在板间运动的最长时间可能是在磁场中运动周期的一半，D对8(2014·肇庆一模)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图8所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙下列说法正确的是() 图8A离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量B回旋加速器只能用来加速正离子C离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交变电压周期的一半D离子在磁场中做圆周运动的周期与加速交变电压周期相等【答案】AD三、非选择题9如图9所示，在xOy平面内，第象限内的直线OM是电场与磁场的分界线，OM与x轴的负方向成45°角，在x0且OM的左侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场B，磁感应强度大小为0.1 T；在y0且OM的右侧空间存在着沿y轴正方向的匀强电场E，场强大小为0.32 N/C.一不计重力的带负电微粒，从坐标原点O沿x轴负方向以v02×103 m/s的初速度进入磁场，最终离开电、磁场区域已知微粒的电荷量q5×1018 C，质量m1×1024 kg.求：图9(1)带电微粒在磁场中做圆周运动的半径；(2)带电微粒第一次进入电场前运动的时间；(3)带电微粒第二次进入电场后在电场中运动的水平位移【答案】(1)4×103 m(2)3.14×106 s(3)0.2 m【解析】(1)带电微粒从O点射入磁场，运动轨迹如图所示第一次经过磁场边界上的A点由qv0Bm得r4×103 m.(2)带电微粒在磁场中经圆周第一次进入电场，经历的时间tOAT而圆周运动的周期为T代入数据解得tOA3.14×106 s.(3)微粒从C点垂直y轴进入电场，做类平抛运动，设在电场中运动的水平位移为x，竖直位移为y，则x方向上，xv0t1y方向上，yat而y2r又有qEma代入数据解得x0.2 m.10(2014·江西四校联考)如图10所示，平行金属板倾斜放置，AB长度为L，金属板与水平方向的夹角为，一电荷量为q、质量为m的带电小球以水平速度v0进入电场，且做直线运动，到达B点，离开电场后，进入如图所示的电磁场(图中电场未画出)区域做匀速圆周运动，并竖直向下穿出电磁场，磁感应强度为B.求：图10(1)带电小球进入电磁场区域时的速度v；(2)带电小球进入电磁场区域运动的时间；(3)重力在电磁场区域对小球所做的功【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)对带电小球进行受力分析，带电小球受重力mg和电场力F作用F合Fsin mgFcos 解得F合mgtan 根据动能定理F合Lmv2mv解得v.(2)带电小球进入电磁场区域后做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，带电小球只在洛伦兹力作用下运动通过几何知识可以得出，带电粒子在电磁场中运动了圆周运动时间为t×.(3)带电小球在竖直方向运动的高度差h等于半径R，即hR重力做的功为Wmghmg·.11如图11所示，在光滑绝缘的水平桌面上建立一xOy坐标系，平面处在周期性变化的电场和磁场中，电场和磁场的变化规律如图12所示(规定沿y方向为电场强度的正方向，竖直向下为磁感应强度的正方向)在t0时刻，一质量为10 g、电荷量为0.1 C且不计重力的带电金属小球自坐标原点O处，以v02 m/s的速度沿x轴正方向射出已知E00.2 N/C，B00.2 T求：(1)t1 s末时，小球速度的大小和方向；(2)12 s内，金属小球在磁场中做圆周运动的半径和周期；(3)(2n1)2n s(n1,2,3，)内金属小球运动至离x轴最远点的位置坐标图11图12【答案】(1)2 m/s，与x轴正方向夹角为45°(2) m1 s(3)见解析【解析】(1)在01 s内，金属小球在电场力作用下做类平抛运动，在x轴方向上做匀速运动vxv0在y方向上做匀加速运动vyt11 s末粒子的速度v12 m/s设v1与x轴正方向的夹角为，则tan ，45°.(2)在12 s内，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律qv1B0得r1 m粒子做圆周运动的周期T 1 s.(3)粒子运动轨迹如图甲所示甲(2n1) s末粒子的坐标为xv0n2n(m)yan2··n2n2 (m)此时粒子的速度为vn 2 m/stan n带电粒子在(2n1)s2n s(n1,2，3，)内做圆周运动的轨迹如图乙所示乙半径rn m(2n1) s2n s(n1,2,3，)内粒子运动至离x轴最远点坐标为Xxrnsin (2n) mYyrn(1cos )(n2) m