高考物理二轮复习 600分冲刺 专题三 电场和磁场 第10讲 带电粒子在复合场中的运动优练(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、带电粒子在复合场中的运动一、选择题(本题共5小题,其中13题为单选,45题为多选)1(2019湖南省模拟)如图所示,在水平连线MN和PQ间有竖直向上的匀强电场,在MN上方有水平向里的匀强磁场。两个质量和带电量均相等的带正电的粒子A、B,分别以水平初速度v0、2v0从PQ连线上O点先后进入电场,带电粒子A、B第一次在磁场中的运动时间分别为tA和tB,前两次穿越连线MN时两点间的距离分别为dA和dB,粒子重力不计,则(A)AtA一定小于tB,dA一定等于dBBtA一定小于tB,dA可能小于dBCtA可能等于tB,dA一定等于dBDtA可能等于tB,dA可能小于dB解析粒子在电场中运动只受电场力作用
2、,故加速度相等,那么,粒子第一次穿过MN时的竖直分速度vy相同,水平速度不变,分别为v0和2v0;粒子在磁场中运动只受洛伦兹力作用,故粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力为向心力,故有:Bqvm,所以,轨道半径R,运动周期T,那么,根据圆周运动规律可得:粒子转过的圆心角为3602arctan,故粒子A转过的圆心角比粒子B小,又有周期相等,故tAtB;前两次穿越连线MN时两点间的距离为2Rsin(arctan)2R,故dAdB,A正确,B、C、D错误。2(2019江苏省南京市模拟)磁流体发电机的原理如图所示。将一束等离子体连续以速度v垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,可在相距为d,面积为S的
3、两平行金属板间产生电压。现把上、下板和电阻R连接,上、下板等效为直流电源的两极。等离子体稳定时在两板间均匀分布,电阻率为。忽略边缘效应,下列判断正确的是(C)A上板为正极,a、b两端电压UBdvB上板为负极,a、b两端电压UC上板为正极,a、b两端电压UD上板为负极,a、b两端电压U解析稳定时电源的电动势为:EBdv,则流过R的电流为:I而r,解得a、b两端电压U;根据左手定则,正电荷受到的洛伦兹力方向向上,负电荷受到的洛伦兹力向下,因此上极板为电源的正极,即a板为电源的正极,故C正确。3. (2019丰台区一模)如图所示,地面附近某真空环境中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场方向垂
4、直纸面向里,一个带正电的油滴,沿着一条与竖直方向成角的直线MN运动,由此可以判断(A) A匀强电场方向一定是水平向左B油滴沿直线一定做匀加速运动C油滴可能是从N点运动到M点D油滴一定是从N点运动到M点解析粒子的受力如图所示的情况,即电场力只能水平向左,粒子才能沿直线运动,故A正确;油滴做直线运动,受重力、电场力和洛伦兹力作用,因为重力和电场力均为恒力,根据物体做直线运动条件可知,粒子所受洛伦兹力亦为恒力据FqvB可知,粒子必定做匀速直运动,故B错误;粒子受到的洛仑磁力的方向为垂直MN向上,又因为粒子带正电,再结合左手定则,可知油滴一定是从M点运动到N点,故C、D错误。4(2019湖南模拟)如图
5、所示,绝缘中空轨道竖直固定,圆弧段COD光滑,对应圆心角为120,C、D两端等高,O为最低点,圆弧圆心为O,半径为R;直线段AC,HD粗糙,与圆弧段分别在C、D端相切;整个装置处于方向垂直于轨道所在平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中,在竖直虚线MC左侧和ND右侧还分别存在着场强大小相等、方向水平向右和向左的匀强电场。现有一质量为m、电荷量恒为q、直径略小于轨道内径、可视为质点的带正电小球,从轨道内距C点足够远的P点由静止释放。若PCL,小球所受电场力等于其重力的倍,重力加速度为g。则(AD) A小球第一次沿轨道AC下滑的过程中,先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动B小球在轨道内受到的摩擦力
6、可能大于mgC经足够长时间,小球克服摩擦力做的总功是mglD小球经过O点时,对轨道的弹力可能为2mgqB 解析小球第一次沿轨道AC下滑的过程中,由题意可知,电场力与重力的合力方向恰好沿着斜面AC,则刚开始小球与管壁无作用力,当从静止运动后,由左手定则可知,洛伦兹力导致球对管壁有作用力,从而导致滑动摩擦力增大,而重力与电场力的合力大小为Fmg不变,故根据牛顿第二定律可知,做加速度减小的加速运动,当摩擦力等于两个力的合力时,做匀速运动,故A正确;当小球的摩擦力与重力及电场力的合力相等时,小球做匀速直线运动,小球在轨道内受到的摩擦力最大,则为mg,不可能大于mg,故B错误;根据动能定理,可知,取从静
7、止开始到最终速度为零,则摩擦力做功与重力及电场力做功之和为零,则摩擦力总功为mgL,故C错误;对小球在O点受力分析,且由C向D运动,由牛顿第二定律,则有:NmgBqvm;由C到O点,机械能守恒定律,则有:mgRsin30mv2;解得N2mgqB,即当小球由C向D运动时,则对轨道的弹力为2mgqB,故D正确。5(2019湖北省宜昌市模拟)如图所示直角坐标系xOy,P(a,b)为第四象限内的一点,一质量为m、电量为q的负电荷(电荷重力不计)从原点O以初速度v0沿y轴正方向射入。第一次在整个坐标系内加垂直纸面向内的匀强磁场,该电荷恰好能通过P点;第二次保持y0区域磁场不变,而将y0区域磁场不变,而将
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