2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 25《帶電粒子在復(fù)合場中的運動》試題

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 25《帶電粒子在復(fù)合場中的運動》試題 1.如圖所示，空間內(nèi)有一磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，一個正點電荷Q固定于磁場中的某一點.另有一帶電粒子-q從a處、以初速度v0射出，射出方向與a、Q連線垂直，a、Q之間的距離為r.若不計重力，則粒子-q的運動軌跡可能為（ ） A.以點電荷Q為圓心、以r為半徑，在紙面內(nèi)的圓周 B.開始階段為紙面內(nèi)偏向v0右側(cè)的曲線 C.開始階段為紙面內(nèi)偏向v0左側(cè)的曲線 D.沿初速度v0方向的直線 2.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.如圖所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體垂直于磁場方向噴入磁

2、場，在磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓.如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于速度方向，負載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間.當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I，那么板間等離子體的電阻率為（ ） A. B. C. D. 3.如圖所示，已知一帶電小球在光滑絕緣的水平面上從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，水平進入由互相垂直的勻強電場E和勻強磁場B構(gòu)成的復(fù)合場中(E和B已知)，小球在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，則（ ） A.小球可能帶正電 B.小球做勻速圓周運動

3、的半徑為r＝ C.小球做勻速圓周運動的周期為T＝ D.若電壓U增大，則小球做勻速圓周運動的周期增加 4.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時,利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度.電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構(gòu)成,磁極間的磁場是均勻的.使用時,兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖所示.由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動,電極a、b之間會有微小電勢差.在達到平衡時,血管內(nèi)部的電場可看做是勻強電場,血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零.在某次監(jiān)測中,兩觸點間的距離為3.0mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點間的電勢差為160μV,磁感應(yīng)強

4、度的大小為0.040T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負為(　　) A.1.3m/s,a正、b負 B.2.7m/s,a正、b負 C.1.3m/s,a負、b正 D.2.7m/s,a負、b正 5.(xx·浙江溫州高三八校聯(lián)考)如圖所示,真空中存在豎直向上的勻強電場和水平方向的勻強磁場,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體以速度v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動,假設(shè)t=0時刻物體在軌跡最低點且重力勢能為零,電勢能也為零,則下列說法不正確的是(　　) A.物體帶負電且做逆時針轉(zhuǎn)動 B.物體運動的過程中,機械能與電勢能之和保持不變且大小為mv2 C.物體運動的過程中,重力勢能隨時

5、間的變化關(guān)系是Ep=mgR(1-cos) D.物體運動的過程中,電勢能隨時間的變化關(guān)系是Ep'=mgR(cos-1) 6.如圖所示,空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強電場和勻強磁場,一個帶電粒子以某一初速度由A點進入這個區(qū)域沿直線運動,從C點離開區(qū)域;如果將磁場撤去,其他條件不變,則粒子從B點離開場區(qū);如果將電場撤去,其他條件不變,則這個粒子從D點離開場區(qū).已知BC=CD,設(shè)粒子在上述三種情況下,從A到B、從A到C和從A到D所用的時間分別是t1、t2和t3,離開三點時的動能分別是Ek1、Ek2、Ek3,粒子重力忽略不計,以下關(guān)系正確的是(　　) A.t1=t2

6、t3 C.Ek1>Ek2=Ek3 D.Ek1=Ek2

7、有可能值. 8.(xx·安徽卷)如圖所示的平面直角坐標系xOy,在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強電場,方向沿y軸正方向;在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強磁場,方向垂直于xOy平面向里,正三角形邊長為L,且ab邊與y軸平行.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子,從y軸上的P(0,h)點,以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場,通過電場后從x軸上的a(2h,0)點進入第Ⅳ象限,又經(jīng)過磁場從y軸上的某點進入第Ⅲ象限,且速度與y軸負方向成45°角,不計粒子所受的重力.求: (1)電場強度E的大小. (2)粒子到達a點時速度的大小和方向. (3)abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B的最小值. 9.

8、(xx·山西五校聯(lián)考)如圖甲所示,帶有小孔的平行極板A、B間存在勻強電場,電場強度為E0,極板間距離為L.其右側(cè)有與A、B垂直的平行極板C、D,極板長度為L,C、D板加不變的電壓.C、D板的右側(cè)存在寬度為2L的有界勻強磁場,磁場邊界與A、B板平行.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子(重力不計),從A板處由靜止釋放,經(jīng)電場加速后通過B板的小孔飛出;經(jīng)C、D板間的電場偏轉(zhuǎn)后恰能從磁場的左側(cè)邊界M點進入磁場區(qū)域,速度方向與邊界夾角為60°,此時磁場開始周期性變化,如圖乙所示(磁場從t=0時刻開始變化,且以垂直于紙面向外為正方向),電子運動一段不少于的時間后從右側(cè)邊界上的N點飛出,飛出時速度方向與邊界夾

9、角為60°,M、N連線與磁場邊界垂直. (1)求電子在A、B間的運動時間. (2)求C、D間勻強電場的電場強度的大小. (3)寫出磁感應(yīng)強度B0、變化周期T的大小各應(yīng)滿足的表達式. 參考答案 1.解析：如圖所示，在a點，粒子受到的洛倫茲力qv0B向右、庫侖力向左.粒子做圓周運動所需要的向心力為.當-qv0B＝時，粒子做以＋Q為圓心、以r為半徑的勻速圓周運動，故選A.當qv0B時，合外力向左，粒子左偏，故選C.當＝qv0B時，開始粒子沿直線向上運動，與＋Q的距

10、離變大，變小，不能保證所受合外力繼續(xù)為零，所以不能沿v0方向做直線運動，故不選D. 答案：ABC 2.答案：A 3.解析：小球在復(fù)合場中做勻速圓周運動，則小球受到的電場力和重力滿足mg＝Eq，則小球帶負電，A錯誤；因為小球做圓周運動的向心力為洛倫茲力，由牛頓第二定律和動能定理可得：Bqv＝，Uq＝，可得：小球做勻速圓周運動的半徑r＝，B正確；由T＝，可以得出T＝，與電壓U無關(guān)，所以CD錯誤. 答案：B 4.解析:根據(jù)左手定則,可知a正b負,所以C、D兩項錯;因為離子在場中所受合力為零,Bqv=q,所以v==1.3m/s,A項對,B項錯. 答案:A 5.解析:物體做勻速圓周運動,應(yīng)

11、有電場力與重力平衡,則物體所受電場力應(yīng)豎直向上,帶正電;洛倫茲力提供向心力,根據(jù)左手定則可知,物體應(yīng)順時針轉(zhuǎn)動,選項A錯誤;物體受重力、電場力和洛倫茲力作用,只涉及機械能和電勢能,因而二者之和不變,選項B正確;如圖所示,設(shè)經(jīng)過時間t,物體位置如圖所示,則此時重力勢能Ep=mgR(1-cos θ),而θ=,得Ep=mgR(1-cos),選項C正確;因動能不變,所以電勢能的變化與重力勢能的變化大小相等,變化情況相反,選項D正確. 答案:A 6.解析:當電場、磁場同時存在時,粒子做勻速直線運動,此時qE=qvB.當只有電場時,粒子從B點射出,做類平拋運動,由運動的合成與分解可知,水平方向為勻

12、速直線運動,所以 t1=t2;只有磁場時,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,速度大小不變,但路程變長,有t2

13、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. 由題意有3nx＝1.8h(n＝1，2，3…). x≥， x＝， 得r1＝，n<3.5， 即n＝1時，v＝； n＝2時，v＝； n＝3時，v＝. 答案： (1)E＝，方向豎直向上 (2) (3) 可能的速度有三個：，， 8.解析:(1)設(shè)粒子在電場中運動的時間為t,則有 x=v0t=2h,y=at2=h,qE=ma 聯(lián)立以上各式可得E=. (2)粒子到達a點時沿y軸方向的分速度vy=at=v0 所以v=v0 方向指向第Ⅳ象限與x軸正方向成45°角. (3)粒子在磁場中運動時,

14、有qvB=m 當粒子從b點射出時,磁場的磁感應(yīng)強度為最小值,此時有r=L,所以B=. 答案:(1)　(2)v0　 方向指向第Ⅳ象限與x軸正方向成45°角　(3) 9.解析:(1)電子在A、B間直線加速,加速度a= 電子在A、B間的運動時間為t,則L=at2 所以t=. (2)設(shè)電子從B板的小孔飛出時的速度大小為v0,則電子從平行極板C、D間射出時沿電場方向的速度大小為vy=v0tan30° 又vy=，v0=at 解得C、D間勻強電場的電場強度為E=E0. (3)由題意可知,在磁場變化的半個周期內(nèi)電子的偏轉(zhuǎn)角為60°(如圖),所以,在磁場變化的半個周期內(nèi),電子在水平方向上的位移等于R.電子到達N點而且速度符合要求的空間條件: MN=n·R=2L(n=1,2,3,…) 電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑R= 電子進入磁場時的速度大小v== 解得B0=n(n=1,2,3,…) 電子在磁場中做圓周運動的周期T0= 磁場變化周期T與T0間應(yīng)滿足的關(guān)系是 解得T=(n=1,2,3,…) 答案:(1) 　(2)E0 (3)B0=n(n=1,2,3,…) T=(n=1,2,3,…)