高考专题突破10　带电粒子在叠加场中的运动公开课.docx

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1、限时规范训练基础巩固题组1 .（多项选择）如下图，为研究某种射线装置的示意图.射线源发出的射线以一定的初速 度沿直线射到荧光屏上的中央。点，出现一个亮点.在板间加上垂直纸面向里的磁感应强 度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点.假设在 板间再加上一个竖直向下电场强度为的匀强电场，亮点又恰好回到。点，由此可知该射 线粒子射线源（）增A.带正电B.初速度为片电C.荷质比为5=等D.荷质比%=念解析：选AD.粒子在向里的磁场中向上偏转，根据左手定那么可知，粒子带正电，选项 春2pA正确；粒子在磁场中：Bqv=iu;粒子在电磁正交场中：qE=qvB,豆，选项B错误；

2、联立解得2=含，选项C错误，D正确.2 .如下图，一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动，其 轨道半径为凡该电场的电场强度为E,方向竖直向下；该磁场的磁感应强度为凡 方 向垂直纸面向里，不计空气阻力，设重力加速度为g,贝M ）A.液滴带正电B.液滴比荷C.液滴沿顺时针方向运动D.液滴运动速度大小。=藕解析：选C.液滴在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动，可知, qE=mg,得2=，故B错误；电场力竖直向上，液滴带负电，A错误；由左手定那么可判 断液滴沿顺时针转动，C正确；对液滴必=/出=/得隼故D错误.3 .如下图，空间的某个复合场区域内存在着竖直向下的匀

3、强电场和垂直纸面向里的匀 强磁场.质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的边界进入并沿直线穿过场区，质子（不计重力）穿过复合场区所用时间为f,从复合场区穿出时的动能为Ek，贝A）A.假设撤去磁场不A.假设撤去磁场不质子穿过场区时间大于fB.假设撤去电场,质子穿过场区时间等于，C.假设撤去磁场8,质子穿出场区时动能大于0D.假设撤去电场凡 质子穿出场区时动能大于心解析：选C.质子在电场中是直线加速，进入复合场，电场力与洛伦兹力等大反向， 质子做匀速直线运动.假设撤去磁场，只剩下电场，质子做类平抛运动，水平分运动是匀速 直线运动，速度不变，故质子穿过场区时间不变，等于E, A错误；假设撤去

4、电场，只剩下磁 场，质子做匀速圆周运动，速率不变，水平分运动的速度减小，故质子穿过场区时间增加， 大于f, B错误；假设撤去磁场，只剩下电场，质子做类平抛运动，电场力做正功，故末动能 大于Ek，C正确，假设撤去电场，只剩下磁场，质子做匀速圆周运动，速率不变，末动能不 变，仍为Ekt D错误.4 .（多项选择）如下图，一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速 后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中（E和B己知），小球在此空 间的竖直面内做匀速圆周运动，贝!1（）A.小球可能带正电8 .小球做匀速圆周运动的半径为照2寅尸C.小球做匀速圆周运动的周期为7=震D.假设电压U

5、增大，那么小球做匀速圆周运动的周期增加解析：选BC.小球在复合场中做匀速圆周运动，那么小球受到的电场力和重力满足/g =Eq,方向相反，那么小球带负电，A错误；因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供， 由牛顿第二定律和动能定理可得用，Uq=mv2t联立两式可得小球做匀速圆周运 动的半径那由片斗可以得出=鬻,与电压。，无关,所以B、C正确,D 错误.5 .如图，空间区域I、n有匀强电场和匀强磁场，MN、P。为理想边界，I区域高度 为d, II区域的范围足够大,匀强电场方向竖直向上；I、II区域的磁感应强度大小均为总方向分别垂直纸面向里和向外.一个质量为，小 带电荷量为g的带电小球从磁场上方的0

6、 点由静止开始下落，进入场区后，恰能做匀速圆周运动.重力加速度为g.(1)试判断小球的电性并求出电场强度E的大小；(2)假设带电小球能进入区域H,那么人应满足什么条件？(3)假设带电小球运动一定时间后恰能回到0点，求它释放时距MN的高度h.解析：(1)带电小球进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，即所受合力为洛伦兹力，那么 重力与电场力大小相等，方向相反，重力竖直向下，电场力竖直向上，即小球带正电.那么有解得=学.(2)假设下落高度为加时，带电小球在I区域做圆周运动的圆弧与尸。相切时，运动轨 迹如图甲所示，由几何知识可知,带电小球在进入磁场前做自由落体运动，由动能定理得带电小球在磁场中做匀速圆周运

7、动，由牛顿第二定律得qvB=nr,解得小尸专鬻那么当人仇时，即才时带电小球能进入区域H.(3)如图乙所示，因为带电小球在I、II两个区域运动过程中心。、8、机的大小不变,故三段圆周运动的半径相同，以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形，边长为2R,内角为 60,由几何关系知加60。，联立解得刀=联立解得刀=2落2小3m2g答案：（1）正电mgq(2)h2m2g哨鬻此时通过霍尔元件的电流为加， 5尸崂 式中文为霍尔系数, 霍尔元件的电阻可以忽略，贝!1（能力提升题组6 .（多项选择）如下图，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为/,线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小3与/成正比，

8、方向垂直于霍尔元件的两侧面, 与其前、后外表相连的电压表测出的霍尔电压Uh满足:d为霍尔元件前、后两侧面间的距离.电阻R远大于Rl,A.霍尔元件前外表的电势低于后外表B.假设电源的正、负极对调，电压表将反偏C.加与/成正比D.电压表的示数与七消耗的电功率成正比解析：选CD.由于导电物质为电子，在霍尔元件中，电子是向上做定向移动的，根据 左手定那么可判断电子受到的洛伦兹力方向向后外表，故霍尔元件的后外表相当于电源的负 极，霍尔元件前盘面的电势应高于后外表，选项A错误；假设电源的正、负极对调，那么/h与 3都反向，由左手定那么可判断电子受力的方向不变，选项B错误；由于电阻R和2,都是固定的，且R和

9、七并联，故a十叫定的，且R和七并联，故a十叫/,选项C正确；由于8与1成正比，/与/成正比,那么Uh=让f8?，又是定值电阻，选项D正确.7 .（多项选择）如下图，外表粗糙的绝缘斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向里的 磁场和竖直向下的匀强电场中，磁感应强度大小为5,电场强度大小为E, 一质量为机、电 荷量为。的带负电小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块下滑过程中，以下判断正确的选项是A.滑块受到的摩擦力不变8 .假设斜面足够长，滑块最终可能在斜面上匀速下滑C.假设4足够大，滑块最终可能静止于斜面上D.滑块到达地面时的动能与A有关解析：选BD.滑块向下运动的过程中受到重力、电场力、支持力，根据

10、左手定那么，滑 块还受到垂直斜面向下的洛伦兹力，沿斜面向上的摩擦力，滑块向下运动的过程中，速度 增大，洛伦兹力增大，支持力增大，滑动摩擦力增大，当B很大时，那么摩擦力有可能也很 大，当滑块受到的摩擦力和电场力沿斜面向上的分力的合力与重力沿斜面向下的分力相等 时，滑块做匀速直线运动，之后洛伦兹力与摩擦力不再增大，所以滑块不可能铮止在斜面 上，故A、C错误，B正确；B不同，洛伦兹力大小也不同，所以滑动摩擦力大小不同，摩 擦力做的功不同，根据动能定理可知，滑块到达地面的动能不同，故D正确.8.如下图，质量M为5.0 kg的小车以2.0 m/s的速度在光滑的水平面上向左运动， 小车上AD局部是外表粗糙

11、的水平轨道，DC局部是:光滑圆弧轨道，整个轨道都是由绝缘 材料制成的，小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，电场 强度E大小为50N/C,磁感应强度8大小为2.0 T.现有一质量小为2.0 kg、带负电且电 荷量为0.10 C的滑块以10 m/s的水平速度向右冲上小车，当它运动到D点时速度为5 m/s. 滑块可视为质点，g取lOm/,计算结果保存两位有效数字.(1)求滑块从A到D的过程中，小车与滑块组成的系统损失的机械能；(2)如果滑块刚过D点时对轨道的压力为76 N,求圆弧轨道的半径r；(3)当滑块通过O点时，立即撤去磁场，要使滑块冲出圆弧轨道，求此圆弧轨道的最大 半

12、径.解析：(1)设滑块运动到。点时的速度大小为0,小车在此时的速度大小为也，物块从 A运动到。的过程中，系统动量守恒，以向右为正方向，有 ntvMv=mv+ Mvzi解得也=().设小车与滑块组成的系统损失的机械能为AE,那么有AE=mvi+5Mz?-mvxt解得 AE=85 J.(2)设滑块刚过O点时受到轨道的支持力为户n,那么由牛顿第三定律可得尸n=76 N,由 牛顿第二定律可得VI尸、(mg+qE+ qvB)=int解得r= 1 m.(3)设滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时，滑块与小车具有共同的速度由动量守恒 定律可得mv = (m- M)vf t解得？/= m/s.设圆弧轨道的最大半径为

13、Km,由能量守恒定律有+ M)o2+(mg+qE)Rm,解得 Rm=0.71 m.答案：85 J (2)1 m (3)0.71 in9 .如下图，平面直角坐标系的第二象限内存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的 匀强磁场，一质量为m、带电荷量为+ q的小球从4点以速度如沿直线40运动，40与x 轴负方向成37。角.在)，轴与之间的区域I内加一电场强度最小的匀强电场后，可使小 球继续做直线运动到MN上的。点，MN与PQ之间区域n内存在宽度为d的竖直向上匀 强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，小球在区域H内做匀速圆周运动并恰好不能从右边界 飞出，小球在。点的速度大小为2%，重力加速度为g, sin37

14、0=0.6, cos37=0.8,求:第二象限内电场强度出的大小和磁感应强度/力的大小；(2)区域I内最小电场强度Ei的大小和方向；区域n内电场强度心的大小和磁感应强度B1的大小.解析：(1)带电小球在第二象限内受重力、电场力和洛伦兹力作用做直线运动，三力满 足如图甲所示关系且小球只能做匀速直线运动.由图知tan 37。=需 得E尸甯二丁 ”吆 西5火cos 37 .,得四一A Bqvn4goo(2)区域I中小球做直线运动，电场强度最小，受力如图乙所示(电场力方向与速度方向垂直)，小球做匀加速直线运动,由图知cos 37。=甯，得及=翳方向与x轴正方向成53。角斜向上.(3)小球在区域H内做匀速圆周运动，所以mg=qE3,得&=学, 因小球恰好不从右边界穿出，小球运动轨迹如图丙所示，M P-30DN:Q丙由几何关系得r=1/,由洛伦兹力提供向心力知.(2。0户B2q 2v0=in,皿、40 rl 16mVo联工得B2= g .答案：翳 鬻督方向与工轴正方向成53。角斜向上等 喏