《2020高考物理單元卷 帶電粒子在復(fù)合場中的運動(通用)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理單元卷 帶電粒子在復(fù)合場中的運動(通用)(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第三模塊 第8章 第3單元一、選擇題圖261如圖26所示,一粒子先后通過豎直方向的勻強電場區(qū)和豎直方向的勻強磁場區(qū),最后粒子打在右側(cè)屏上第二象限上的某點則下列說法中正確的是()A若粒子帶正電,則E向上,B向上B若粒子帶正電,則E向上,B向下C若粒子帶負電,則E向下,B向下D若粒子帶負電,則E向下,B向上解析:因帶電粒子打在第二象限上的某點,必在電場中向上偏,在磁場中向右偏,即在電場中受向上的電場力,在磁場中受指向右側(cè)的洛倫茲力故AC正確答案:AC2如圖27所示為一“濾速器”裝置的示意圖a、b為水平放置的平行金屬板,一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進入a、b兩板之間為了選取具有某種特
2、定速率的電子,可在a、b間加上電壓,并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場,使所選電子仍能夠沿水平直線OO運動,由O射出不計重力作用可能達到上述目的的辦法是()A使a板電勢高于b板,磁場方向垂直于紙面向里B使a板電勢低于b板,磁場方向垂直于紙面向里C使a板電勢高于b板,磁場方向垂直于紙面向外 圖27D使a板電勢低于b板,磁場方向垂直于紙面向外解析:要使電子沿直線OO射出,則電子必做勻速直線運動,電子受力平衡在該場區(qū),電子受到電場力和洛倫茲力,要使電子所受二力平衡,則二力方向為豎直向上和豎直向下A選項電子所受電場力豎直向上,由左手定則判斷洛倫茲力豎直向下,滿足受力平衡同理,D選項也滿足受力平衡所以A、
3、D選項正確答案:AD3一重力不計的帶電粒子以初速度v0(v0W2C一定是W1W2,也可能是W1W2解析:無論粒子帶何種電荷,電場力和洛倫茲力的方向總是相反的,因此,把電場和磁場正交疊加時,粒子在電場力方向上的位移減小了,電場力做的功比原來小了,即W2W1.答案:B4場強為E的勻強電場與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場正交,復(fù)合場的水平寬度為d,豎直方向足夠長,如圖29所示現(xiàn)有一束帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子以各不相同的初速度v0沿電場方向射入場區(qū),則那些能飛出場區(qū)的粒子的動能增量Ek可能為()Adq(EB) B.CqEd D0 圖29解析:帶電粒子可從左側(cè)飛出或從右側(cè)飛出場區(qū),由于洛倫茲力不做功,電場
4、力做功與路徑無關(guān),所以從左側(cè)飛出時Ek0,從右側(cè)飛出時EkEqd,選項C、D正確答案:CD5如圖30所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電液滴從h高處自由下落,進入一個互相垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強度為B,電場強度為E 已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運動,則圓周運動的半徑 r為 () A. B.C. D. 圖30解析:液滴進入電磁場的速度v,液滴在重力、電場力、洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,滿足mgqE,qvBm,可得A、C選項正確答案:AC6(2020年廣東模擬)不計重力的負粒子能夠在圖31所示的正交勻強電場和勻強磁場中勻速直線穿過設(shè)產(chǎn)生勻強電場的兩極板間電壓為U,距
5、離為d,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,粒子電荷量為q,進入速度為v,以下說法正確的是()A若同時增大U和B,其他條件不變,則粒子一定能夠直線穿過B若同時減小d和增大v,其他條件不變,則粒子可能直線穿過C若粒子向下偏能夠飛出極板間,則粒子動能一定減小D若粒子向下偏能夠飛出極板間,則粒子的動能有可能不變 圖31解析:粒子能夠直線穿過則有qqvB,即v,若U、B增大的倍數(shù)不同,粒子不能沿直線穿過,A項錯,同理B正確;粒子向下偏,電場力做負功,又W洛0,所以Ek0,C項正確答案:BC7(2020年青島模擬)環(huán)形對撞機是研究高能離子的重要裝置,如圖32.正、負離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)
6、切線方向注入對撞機的真空環(huán)狀空腔內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B.(兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi),沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動,從而在碰撞區(qū)迎面相撞)為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動,下列說法正確的是()圖32A對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷越大,磁感應(yīng)強度B越大B對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷越大,磁感應(yīng)強度B越小C對于給定的帶電粒子,加速電壓U越大,粒子運動的周期越小D對于給定的帶電粒子,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變解析:在加速器中qUmv2,在環(huán)狀空腔內(nèi)做勻速圓周運動的半徑r,即r,所以在半徑不變的條件下越大,B越小,選項
7、B正確;粒子在空腔內(nèi)的周期T,故加速電壓越大,粒子的速率v越大,其周期越小,選項C正確答案:BC8如圖33所示,空間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場,電場的方向豎直向下,磁場的方向垂直紙面向里,一帶電油滴P恰好處于靜止狀態(tài),則下列說法正確的是()A若撤去電場,P可能做勻加速直線運動B若撤去磁場,P可能做勻加速直線運動C若給P一初速度,P可能做勻速直線運動D若給P一初速度,P可能做順時針方向的勻速圓周運動 圖33解析:由P處于靜止狀態(tài)則P帶負電若撤去電場,只受重力和磁場力作用,由于磁場方向與速度垂直必做曲線運動,故A錯若撤去磁場,受重力和電場力仍處于平衡狀態(tài),故B錯若所給初速度的方向與磁場方向平
8、行,油滴只受重力和電場力處于平衡狀態(tài),做勻速直線運動若所給初速度的方向向上與磁場方向垂直,合力等于洛倫茲力,則做順時針的勻速圓周運動,故C、D正確答案:CD9目前世界上正在研究一種新型發(fā)電機叫磁流體發(fā)電機,它可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能如圖34所示為它的發(fā)電原理圖將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和負電的微粒,從整體上來說呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場中有兩塊面積為S,相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路設(shè)氣流的速度為v,氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為g,則流過外電阻R的電流強度I及電流方向為()AI,ARB BI,BRACI,BRA 圖34DI,AR
9、B 解析:等離子體切割磁場的等效長度為d,切割速度為v,感應(yīng)電動勢為Bdv.由閉合電路歐姆定律得I,其中r.所以,電流強度I.由右手定則判斷可知上極板為高電勢,那么外部的電流方向為A到R到B.故D正確答案:D10如圖35所示,M、N兩平行金屬板間存在著正交的勻強電場和勻強磁場,一帶電粒子(重力不計)從O點以速度v沿著和兩板平行的方向射入場區(qū)后做勻速直線運動,經(jīng)過時間t1飛出場區(qū);如果兩板間只有電場,粒子仍以原來的速度在O點進入電場,經(jīng)過時間t2飛出電場;如果兩板間只有磁場,粒子仍以原來的速度在O點進入磁場后,經(jīng)過時間t3飛出磁場,則t1、t2、t3之間的大小關(guān)系為(粒子重力不計)()At1t2
10、t1t3Ct1t2t3 Dt1t2t3 圖35解析:本題考查運動的獨立性原理,即只管平行于金屬板方向的運動若電磁場均存在,猶如速度選擇器,粒子將會勻速通過金屬板,時間t1為板長與速度v的比值;如果只有電場,粒子做類平拋運動,平行于板方向不受力,依然做勻速運動,時間t2t1;如果只有磁場,粒子將做勻速圓周運動,速度在平行于板方向的分量越來越小,即此方向平均速度必定小于v,故t3t2t1,A對答案:A二、計算題 11如圖36所示,某一真空區(qū)域內(nèi)充滿勻強電場和勻強磁場,此區(qū)域的寬度d8 cm,電場強度為E,方向豎直向下,磁感應(yīng)強度為B,方向垂直紙面向里,一質(zhì)量為m,電荷量為e的電子以一定的速度沿水平
11、方向射入此區(qū)域,若電場與磁場共存,電子穿越此區(qū)域時恰好不發(fā)生偏轉(zhuǎn);若射入時撤去磁場,電子穿越電場區(qū)域時,沿電場方向偏移量y3.2 cm;若射入時撤去電場,電子穿越磁場區(qū)域時也發(fā)生了偏轉(zhuǎn),不計重力作用,求:(1)電子射入時的初速度v的表達式;(2)電子比荷的表達式;(3)畫出電子穿越磁場區(qū)域時(撤去電場時)的軌跡并標出射出磁場時的偏轉(zhuǎn)角;(4)電子穿越磁場區(qū)域后(撤去電場時)的偏轉(zhuǎn)角.解析:(1)電子在復(fù)合場中不偏轉(zhuǎn),有:EeevB,所以v.(2)電子在電場中向上偏轉(zhuǎn)做類平拋運動,有:dvt,yat2,a,解得.圖36 圖37(3)運動軌跡及射出磁場時的偏轉(zhuǎn)角如圖37所示(4)電子在磁場中做勻速
12、圓周運動,r,代入比荷的表達式解得r10 cm.由圖知:sin0.8,53.答案:(1)v(2)(3)如圖37(4)5312(2020年寧夏卷)如圖38所示,在第一象限有一勻強電場,場強大小為E,方向與y軸平行;在x軸下方有一勻強磁場,磁場方向與紙面垂直一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點處射入電場,在x軸上的Q點處進入磁場,并從坐標原點O離開磁場粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交于M點已知OPl,OQ2l.不計重力求(1)M點與坐標原點O間的距離;(2)粒子從P點運動到M點所用的時間: 圖38 39圖解析:(1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,在y軸負方向上做初速度為零的勻加速運動,設(shè)加速度的大小為a,在x軸正方向上做勻速直線運動,設(shè)速度為v0,粒子從P點運動到Q點所用的時間為t1,進入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為,則a t1 v0其中x02l,y0l,又有tan 聯(lián)立式,得30 因為M、O、Q點在圓周上,MOQ90,所以MQ為直徑從圖中的幾何關(guān)系可知,R2l MO6l (2)設(shè)粒子在磁場中運動的速度為v,從Q到M點運動的時間為t2,則有v t2 帶電粒子自P點出發(fā)到M點所用的時間t為tt1t2 聯(lián)立式,并代入數(shù)據(jù)得t(1) 答案:(1)MO6l(2)t(1)