2022年高考物理二轮总复习专项能力训练专题带电粒子在组合场复合场中的运动 .pdf

《2022年高考物理二轮总复习专项能力训练专题带电粒子在组合场复合场中的运动 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理二轮总复习专项能力训练专题带电粒子在组合场复合场中的运动 .pdf（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、学习好资料欢迎下载专题 10 带电粒子在组合场、复合场中的运动( 时间 :45 分钟满分:100 分) 一、选择题 ( 本题共 8 小题 , 每小题 8 分, 共 64 分。在每小题给出的四个选项中, 只有一个选项符合题目要求) 1.如图所示为“滤速器”装置示意图。a、b 为水平放置的平行金属板, 其电容为C,板间距离为 d, 平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场, 磁感应强度为B。a、b 板带上电荷量,可在平行板内产生匀强电场, 且电场方向和磁场方向互相垂直。一带电粒子以速度v0经小孔 O进入正交电磁场可沿直线OO运动 , 由 O射出 , 粒子所受重力不计, 则 a 板所带电荷量情况是( )

2、A.带正电 ,其电荷量为B.带负电 ,其电荷量为C.带正电 ,其电荷量为CBdv0D.带负电 ,其电荷量为2. 如图所示 , 空间的某一正方形区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场, 一个带电粒子以某一初速度由边界中点A进入这个区域沿直线运动, 从中点 C离开区域 ; 如果将磁场撤去,其他变件不变 , 则粒子从 B点离开场区 ; 如果将电场撤去, 其他条件不变, 则粒子从 D点离开场区。已知BC=CD, 设粒子在上述三种情况下, 从 A到 B 、从 A到 C和从 A到 D所用的时间分别是 t1、t2、t3, 离开三点时的动能分别是Ek1、Ek2、Ek3, 粒子重力忽略不计, 以下关系式正确的是

3、( ) A.t1=t2t3B.t1t2=t3C.Ek1=Ek2Ek2Ek33.如图所示 , 一束质量、速度和电荷量不全相等的离子, 经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B束, 下列说法中正确的是( ) A.组成 A、B束的离子都带负电B.组成 A、B束的离子质量一定不同C.A束离子的比荷大于B束离子的比荷D.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页学习好资料欢迎下载4. 如图所示 , 在第二象限内有水平向右的匀强电场, 电场强度为E;在第一、四

4、象限内分别存在如图所示的匀强磁场, 磁感应强度大小相等。有一个带电粒子以初速度v0从 x 轴上的 P点垂直进入匀强电场,恰好与y 轴成 45角射出电场 , 再经过一段时间又恰好垂直于x 轴进入下面的磁场。已知O 、P之间的距离为d, 则带电粒子 ( ) A.在电场中运动的时间为B.在磁场中做圆周运动的半径为d C.自进入磁场至第二次经过x 轴所用时间为D.从进入电场时开始计时, 粒子在运动过程中第二次经过x 轴的时间为5. 如图所示 , 一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B) 和匀强电场(E) 组成的速度选择器, 然后粒子通过平板S上的狭缝 P,进入另一匀强磁场(B),

5、最终打在A1A2上。下列表述正确的是( ) A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子 , 在磁场 B 中运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率大于D.粒子打在A1A2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大6.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q、质量为m的带电球体 , 管道半径略大于球体半径, 整个管道处于磁感应强度为B 的水平匀强磁场中, 磁感应强度方向与管道垂直 , 现给带电球体一个水平速度v0, 则在整个运动过程中, 带电球体克服摩擦力所做的功不可能为 ( ) A.0 B.m()2C.D.m-()2 7.如图所示 , 有一金属块放在垂直于侧面C的匀强磁场中,当有稳恒电流

6、自左向右通过时, 下列说法中正确的是( ) A.金属块上表面的电势高于下表面的电势B.磁感应强度增大时, 金属块上、下两表面间的电压U增大C.电流增大时 , 金属块上、下两表面间的电压U减小精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页学习好资料欢迎下载D.电流不变时 , 金属块中单位体积内自由电子越多, 上、下两表面间的电压U越大8.(2014 重庆荣昌中学期末训练) 如图所示 , 竖直放置的平行板电容器,A 板接电源正极,B板接电源负极 , 在电容器中加一与电场方向垂直的、水平向里的匀强磁场。一批带正电的微粒从 A板中点小孔

7、C射入 , 射入的速度大小方向各不相同,考虑微粒所受重力, 微粒在平行板A、B间运动过程中( ) A.所有微粒的动能都将增加B.所有微粒的机械能都将不变C.有的微粒可以做匀速圆周运动D.有的微粒可能做匀速直线运动二、非选择题 ( 本题共 2 小题 , 共 36 分) 9.(18 分)(2014 北京海淀模拟) 磁流体发电是一项新兴技术, 如图是它的示意图。相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体( 即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子 ) 以速度 v 沿垂直于磁场的方向射入磁场, 由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转,P、 Q板上就会聚集电荷, 从而在两板间

8、产生电压。若 P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理, 磁感应强度为B。(1) 求这个发电机的电动势E; (2) 发电机的输出端a、b 间接有阻值为R的电阻 , 发电机的内电阻为r 。a.在图示磁极配置的情况下, 判断通过电阻R的电流方向 ; b.计算通过电阻R的电流大小I。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页学习好资料欢迎下载10.(18分)(2014 辽宁沈阳质检) 如图所示 , 在足够大的空间范围内, 同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场, 电场强度为E,磁感应强度为B, 足够长的斜面固

9、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。若将小球P 以初速度v0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从抛出到落回斜面的位移x 的大小。答案与解析专题 10 带电粒子在组合场、复合场中的运动1.C 解析 : 对带电粒子受力分析,a极板带正电 , 带电粒子受力平衡,有qv0B=q,U=, 可得电荷量为Q=CBdv0, 本题只有选项C正确。2.A 解析

10、: 根据题意可知, 粒子在复合场中做直线运动, 由于忽略粒子重力, 则洛伦兹力与电场力平衡 , 即有qE=qv0B, 可得粒子从A到C的运动时间为t2=,其中d表示AC间距 ; 若将磁场撤去 ,粒子从B点离开场区 , 该过程中粒子在电场力作用下做类平抛运动, 运动时间t1=;若撤去电场 , 粒子做匀速圆周运动, 从A到D的过程中 , 沿AC方向的速度分量逐渐减小, 且均精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页学习好资料欢迎下载小于v0, 则有t3, 据以上分析 , 选项 A正确 , 选项 B错误。粒子从A到C过程是匀速直线

11、运动,动能不变 ; 从A到D过程中 , 粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,动能不变 , 则Ek2=Ek3;粒子从A 到 B 过程中 , 合外力是电场力, 电场力做了正功, 粒子的动能增加, 则有Ek1Ek2=Ek3,选项 C、 D错误。3.C 解析 : 由左手定则可知组成A、B束的离子都带正电, 选项 A错误。经过速度选择器后的离子速度相等,根据在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径不同, 由r=可知组成A、B束的离子比荷一定不同, 而质量有可能相同,A束离子的比荷大于B束离子的比荷, 选项 B 错误,C 正确。由于离子带正电, 所受电场力向右, 所受洛伦兹力一定向左, 由左手定则 , 速度

12、选择器中的磁场方向垂直纸面向里, 选项 D错误。4.D 解析 : 粒子在电场中做类平抛运动, 沿x轴方向上的平均速度为, 所以在电场中运动时间为。由题意知, 进入磁场时竖直方向速度等于水平方向速度v0, 故速度为v0, 在磁场中做圆周运动的半径为r=2d, 在第一象限内运动时间为t1=T=, 在第四象限内运动时间为t2=T=,所以自进入磁场至第二次经过x 轴时间为t=t1+t2=, 从进入电场到第二次经过x 轴的时间为t=+t=,所以 D正确。5.D 解析 : 粒子在匀强磁场B中向左偏转 , 根据左手定则可知粒子带正电, 选项 A错误 ;打在A1A2上的粒子的运动时间t=, 与粒子的比荷有关,

13、 粒子的比荷不同, 在磁场 B 中运动时间不同 , 选项 B 错误 ; 粒子在复合场中做直线运动,Eq=Bvq, 所以v=, 选项 C 错误 ; 粒子打在A1A2上的位置越靠近P, 粒子在磁场B中做圆周运动的轨道半径r越小 , 根据r=可得 , 所以粒子的比荷越大 ,选项 D正确。6.B 解析 : 给带电球体一个水平速度v0, 若qv0B=mg, 则摩擦力等于0, 带电球体克服摩擦力所做的功为0, 选项 A可能 ; 若qv0Bmg, 则最终带电球体速度达到满足qvB=mg时, 摩擦力等于 0, 速度不再变化, 此时v=, 带电球体克服摩擦力所做的功WFf=m-()2,选项 D可能。7.B 解析

14、 : 电流方向水平向右, 则自由电子的运动方向水平向左, 根据左手定则可知电子向上偏 , 上表面得到电子带负电, 下表面失去电子带正电, 可知下表面的电势高, 选项 A 错误; 电流的微观表达式为I=neSv,n表示单位体积内的电子数,S表示横截面积 , 则n=, 当电子匀速穿过匀强磁场时, 此时电场力等于洛伦兹力, 即e=evB, 解得U=Bdv,n=, 选项 B正确、 D错误; 电流I增大 ,v增大 ,U增大 , 选项 C错误。8.D 解析 : 带电微粒受到重力、洛伦兹力和电场力。若速度较大, 则洛伦兹力向上且可能大于重力 , 此时将向上偏, 洛伦兹力不做功, 重力做负功 , 电场力做正功

15、, 则动能可能不变,可能减小 , 也可能增大 , 若速度较小 ,则洛伦兹力可能小于重力, 微粒将向下偏, 重力做正功 ,电场力做正功 , 动能一定增大 , 选项 A错误。由于除重力以外的电场力对微粒做了功,机械能不守恒 , 故选项 B 错误。因液滴重力与电场力不可能平衡,所以粒子不可能做匀速圆周运动,选项 C错误。若洛伦兹力与重力、电场力三力平衡, 粒子可能做匀速直线运动, 选项 D正确。故选 D。考点 :本题考查了带电微粒在复合场中的运动、能量守恒定律、运动的判断。9.答案 : 见解析解析 : (1) 发电机的电动势E=Bdv(2)a. 通过电阻R的电流方向 : 从a到bb. 根据闭合电路欧姆定律I=通过电阻R的电流大小I=10.答案 :见解析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页学习好资料欢迎下载解析 : (1) 小球P静止时对斜面无压力mg=qEP获得水平初速度后做匀速圆周运动, 由对称性可得小球P落到斜面时其速度方向与斜面的夹角为45qv0B=mT=小球P由A到C所需的时间 : t=(2) 由式可知 ,P做匀速圆周运动R=由几何关系知x=R联立解得位移x=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页