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

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1、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

2、，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)，

3、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(v0W2C.一定是W1W2，也可能是W1W2.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

4、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qEqvB，所以a，随下落速度v的增大a逐渐增大；当qEqvB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

5、，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Ek0，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

6、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

7、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qvBmg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

8、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：A

9、C10. (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

10、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

11、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

12、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m1.0104 kg，并且在喷出时已带了q1.0104 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