《（課標通用版）2020版高考物理總復習 第九章 04 微專題6 帶電粒子在疊加場中的運動精練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（課標通用版）2020版高考物理總復習 第九章 04 微專題6 帶電粒子在疊加場中的運動精練（含解析）（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、微專題6帶電粒子在疊加場中的運動A組基礎(chǔ)過關(guān)1.(多選)帶電油滴以水平速度v0垂直進入勻強磁場,恰做勻速直線運動,如圖所示,若油滴質(zhì)量為m,磁場的磁感應強度為B,則下列說法正確的是()A.油滴必帶正電荷,電荷量為mgv0BB.油滴必帶正電荷,比荷qm=gv0BC.油滴必帶負電荷,電荷量為mgv0BD.油滴帶什么電荷都可以,只要滿足q=mgv0B即可答案AB帶電油滴水平向右勻速運動,其所受洛倫茲力必豎直向上,與重力平衡,即mg=qv0B,故油滴帶正電,其電荷量q=mgv0B,比荷qm=gv0B,選項A、B正確,C、D錯誤。2.(2019河南鄭州質(zhì)檢)如圖所示,一段長方體形導電材料,左右兩端面的邊

2、長都為a和b,內(nèi)有帶電荷量為q的某種自由運動電荷。導電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中,內(nèi)部磁感應強度大小為B。當通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時,測得導電材料上、下表面之間的電壓為U,且上表面的電勢比下表面的低。由此可得該導電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負分別為()A.IB|q|aU,負B.IB|q|aU,正C.IB|q|bU,負D.IB|q|bU,正答案C因?qū)щ姴牧仙媳砻娴碾妱荼认卤砻娴牡?故上表面帶負電荷,根據(jù)左手定則可判斷自由運動電荷帶負電,則B、D兩項均錯。設(shè)長方體形材料長度為L,總電荷量為Q,則其單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)為Q|q|abL,當電流I穩(wěn)恒時,材料內(nèi)

3、的電荷所受電場力與磁場力相互平衡,則有UQa=BIL,故Q|q|abL=BI|q|bU,A項錯誤,C項正確。3.為監(jiān)測某化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計。該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口。在垂直于上下底面方向加磁感應強度大小為B的勻強磁場,在前后兩個內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時,電壓表將顯示兩個電極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積),下列說法中正確的是()A.若污水中正離子較多,則前表面比后表面電勢高B.若污水中負離子較多,則前表面比后表面電勢高C.污水中離子濃度越高,

4、電壓表的示數(shù)將越大D.污水流量Q與U成正比,與a、b無關(guān)答案D無論污水中正離子多還是負離子多,由左手定則知前表面電勢均比后表面電勢低,且當Bvq=Ubq時,離子不再偏轉(zhuǎn),電壓表示數(shù)恒定,與污水中離子濃度無關(guān),A、B、C錯誤;由Q=vbc,Bvq=Ubq,可得Q=UcB,則知Q與U成正比,與a、b無關(guān),D正確。4.(多選)如圖所示,空間中存在正交的勻強電場E和勻強磁場B(勻強電場水平向右),在豎直平面內(nèi)從a點沿ab、ac方向拋出兩帶電小球(不考慮兩帶電小球的相互作用,兩球電荷量始終不變),關(guān)于小球的運動,下列說法正確的是()A.沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運動B.只有沿ab方向拋出

5、的帶電小球才可能做直線運動C.若有小球能做直線運動,則它一定是勻速運動D.兩小球在運動過程中機械能均守恒答案AC沿ab方向拋出的帶正電小球,或沿ac方向拋出的帶負電小球,在重力、電場力、洛倫茲力作用下,都可能做勻速直線運動,A正確,B錯誤。在重力、電場力、洛倫茲力三力都存在時的直線運動一定是勻速直線運動,C正確。兩小球在運動過程中,除重力做功外還有電場力做功,故機械能不守恒,D錯誤。5.(2018貴州貴陽花溪清華中學模擬)如圖所示,區(qū)域內(nèi)有與水平方向成45角的勻強電場,區(qū)域?qū)挾葹閐1;區(qū)域內(nèi)有正交的有界勻強磁場和勻強電場,區(qū)域?qū)挾葹閐2,磁場方向垂直紙面向里,電場方向豎直向下。一質(zhì)量為m、帶電

6、荷量為q的微粒在區(qū)域左邊界的P點,由靜止釋放后水平向右做直線運動,進入?yún)^(qū)域后做勻速圓周運動,從區(qū)域右邊界上的Q點射出,其速度方向改變了60,重力加速度為g,求:(1)區(qū)域和區(qū)域內(nèi)勻強電場的電場強度E1、E2的大小;(2)區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應強度B的大小;(3)微粒從P運動到Q的時間。答案(1)2mgqmgq(2)mqd23gd12(3)2d1g+d2323gd1解析(1)微粒在區(qū)域內(nèi)水平向右做直線運動,則在豎直方向上有qE1sin45=mg解得E1=2mgq微粒在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動,則在豎直方向上有mg=qE2解得E2=mgq(2)設(shè)微粒在區(qū)域內(nèi)水平向右做直線運動時的加速度為a,離開區(qū)域時

7、的速度為v,在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動的軌跡半徑為R,則a=qE1cos45m=gv2=2ad1Rsin60=d2qvB=mv2R聯(lián)立解得B=mqd23gd12(3)微粒在區(qū)域內(nèi)做勻加速直線運動,t1=2d1g由題意知微粒在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動時軌跡對應的圓心角為60,且T=2mBq則t2=T6=d2323gd1t=t1+t2=2d1g+d2323gd16.(2018云南昆明雙基測試)如圖,豎直平面內(nèi)建立直角坐標系xOy,第象限內(nèi)坐標為(x,d)位置處有一小球發(fā)射器P,第、象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場和豎直向上的勻強電場。某時刻小球發(fā)射器P沿x軸負方向以某一初速度發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶

8、正電小球,小球從y=d2處經(jīng)過y軸且速度方向與y軸負方向成45角,其后小球在勻強磁場和電場中偏轉(zhuǎn)后垂直x軸返回第象限。已知第、象限內(nèi)勻強電場的電場強度E=mgq,g為重力加速度。求:(1)小球剛從發(fā)射器射出時的初速度大小及小球發(fā)射器P所在位置的橫坐標x;(2)磁場的磁感應強度大小及小球從發(fā)射到返回第象限后上升到最高點所用的總時間。答案(1)dgd(2)2mqgd1+2+58dg解析(1)帶電小球從發(fā)射器射出后在第象限內(nèi)做平拋運動,設(shè)初速度為v0。沿水平方向有x=v0t1沿豎直方向有12d=12gt12tan45=v0vy=v0gt1聯(lián)立解得t1=dg,v0=dg,x=d(2)帶電小球進入垂直紙

9、面向里的勻強磁場和豎直向上的勻強電場中,所受豎直向上的電場力qE=mg小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,有qvB=mv2R小球在勻強磁場中運動的線速度v=2v0=2dg由幾何關(guān)系得,小球做勻速圓周運動的半徑R=22d解得B=2mqgd小球在勻強磁場和勻強電場中運動的時間t2=58T其中周期T=2Rv聯(lián)立解得t2=58dg小球返回到第象限后上升到最大高度所用時間t3=vg=2dg所以,小球從發(fā)射到返回第象限后上升到最高點所用的總時間t=t1+t2+t3=1+2+58dgB組能力提升7.(2019河北保定檢測)如圖所示,在無限長的豎直邊界NS和MT間充滿勻強電場,同時該區(qū)域上、下部分分別充滿方向

10、垂直于NSTM平面向外和向內(nèi)的勻強磁場,磁感應強度大小分別為B和2B,KL為上下磁場的水平分界線,在NS和MT邊界上,距KL高h處分別有P、Q兩點,NS和MT間距為1.8h。質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從P點垂直于NS邊界射入該區(qū)域,在兩邊界之間做圓周運動,重力加速度為g。(1)求電場強度的大小和方向。(2)要使粒子不從NS邊界飛出,求粒子入射速度的最小值。(3)若粒子能經(jīng)過Q點從MT邊界飛出,求粒子入射速度的所有可能值。答案(1)mgq,方向豎直向上(2)(9-62)qBhm(3)見解析解析(1)設(shè)電場強度大小為E由題意有mg=qE得E=mgq,方向豎直向上(2)如圖1所示,設(shè)粒子不從NS

11、邊界飛出的入射速度最小值為vmin,對應的粒子在上、下區(qū)域的運動半徑分別為r1和r2,圓心的連線與NS的夾角為。圖1由r=mvqB有r1=mvminqB,r2=12r1由(r1+r2)sin=r2r1+r1cos=h得vmin=(9-62)qBhm(3)如圖2所示,設(shè)粒子入射速度為v,粒子在上、下方區(qū)域的運動半徑分別為r1和r2,粒子第一次通過KL時距離K點為x。圖2由題意有3nx=1.8h(n=1,2,3,)32x(9-62)h2x=r12-(h-r1)2得r1=(1+0.36n2)h2,n3.5即n=1時,v=0.68qBhm;n=2時,v=0.545qBhm;n=3時,v=0.52qBh

12、m8.如圖所示,虛線MN左側(cè)是水平正交的勻強電場和勻強磁場,電場方向水平向右,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應強度為B;MN右側(cè)有豎直方向的勻強電場(如圖中豎直線,方向未標出)和垂直紙面的勻強磁場B(未知)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的點電荷,從MN左側(cè)的場區(qū)沿與電場線成角斜向上的直線勻速運動,穿過MN上的A點進入右側(cè)的場區(qū),恰好在豎直面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運動,并穿過MN上的P點進入左側(cè)場區(qū),軌跡如圖中虛線所示。已知MN右側(cè)的電場對MN左側(cè)無影響,當?shù)刂亓铀俣葹間,靜電力常量為k。(1)判斷點電荷的電性并求出MN左側(cè)勻強電場的場強E1;(2)求B的大小和方向及右側(cè)勻強電場E2的大小和方向;(3

13、)求出電荷穿過P點剛進入左側(cè)場區(qū)時加速度a的大小和方向。答案見解析解析(1)點電荷在MN左側(cè)場區(qū)做勻速直線運動,受力如圖所示,根據(jù)左手定則可知,點電荷一定帶正電。由平衡條件得qvBcos=mgqvBsin=qE1解得E1=mgqtan。(2)點電荷在MN右側(cè)場區(qū)內(nèi)做勻速圓周運動,則重力與電場力平衡,洛倫茲力提供向心力。由E2q=mg,得E2=mgq,方向豎直向上。根據(jù)左手定則可知B的方向垂直紙面向外,B的大小滿足qvB=mv2r解得B=m2gq2Brcos。(3)電荷穿過P點剛進入左側(cè)場區(qū)時,速度方向、電荷受力及夾角關(guān)系如圖所示。在水平方向上,qE1-qvBsin=ma1,解得a1=0。在豎直方向上,qvBcos+mg=ma2,解得a2=2g。故a的大小為2g,方向豎直向下。10