2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 25《帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》試題 1.如圖所示，空間內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)正點(diǎn)電荷Q固定于磁場(chǎng)中的某一點(diǎn).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(jì)重力，則粒子-q的運(yùn)動(dòng)軌跡可能為（ ） A.以點(diǎn)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(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī).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(chǎng)方向噴入磁

2、場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)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(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間.當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，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(jìn)入由互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B構(gòu)成的復(fù)合場(chǎng)中(E和B已知)，小球在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（ ） A.小球可能帶正電 B.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、的半徑為r＝ C.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝ D.若電壓U增大，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期增加 4.醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí),利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度.電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成,磁極間的磁場(chǎng)是均勻的.使用時(shí),兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)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(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差.在達(dá)到平衡時(shí),血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng),血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零.在某次監(jiān)測(cè)中,兩觸點(diǎn)間的距離為3.0mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160μV,磁感應(yīng)強(qiáng)

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(fù)為(　　) A.1.3m/s,a正、b負(fù) B.2.7m/s,a正、b負(fù) C.1.3m/s,a負(fù)、b正 D.2.7m/s,a負(fù)、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(qiáng)電場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),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(yùn)動(dòng),假設(shè)t=0時(shí)刻物體在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零,電勢(shì)能也為零,則下列說(shuō)法不正確的是(　　) A.物體帶負(fù)電且做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B.物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,機(jī)械能與電勢(shì)能之和保持不變且大小為mv2 C.物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,重力勢(shì)能隨時(shí)

5、間的變化關(guān)系是Ep=mgR(1-cos) D.物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,電勢(shì)能隨時(shí)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(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng),從C點(diǎn)離開區(qū)域;如果將磁場(chǎng)撤去,其他條件不變,則粒子從B點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū);如果將電場(chǎng)撤去,其他條件不變,則這個(gè)粒子從D點(diǎn)離開場(chǎng)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(shí)間分別是t1、t2和t3,離開三點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是Ek1、Ek2、Ek3,粒子重力忽略不計(jì),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(biāo)系xOy,在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng),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(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于xOy平面向里,正三角形邊長(zhǎng)為L(zhǎng),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(diǎn),以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場(chǎng),通過(guò)電場(chǎng)后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,又經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限,且速度與y軸負(fù)方向成45°角,不計(jì)粒子所受的重力.求: (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小. (2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向. (3)abc區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E0,極板間距離為L(zhǎng).其右側(cè)有與A、B垂直的平行極板C、D,極板長(zhǎng)度為L(zhǎng),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(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)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(jì)),從A板處由靜止釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后通過(guò)B板的小孔飛出;經(jīng)C、D板間的電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰能從磁場(chǎng)的左側(cè)邊界M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,速度方向與邊界夾角為60°,此時(shí)磁場(chǎng)開始周期性變化,如圖乙所示(磁場(chǎng)從t=0時(shí)刻開始變化,且以垂直于紙面向外為正方向),電子運(yùn)動(dòng)一段不少于的時(shí)間后從右側(cè)邊界上的N點(diǎn)飛出,飛出時(shí)速度方向與邊界夾

9、角為60°,M、N連線與磁場(chǎng)邊界垂直. (1)求電子在A、B間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間. (2)求C、D間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小. (3)寫出磁感應(yīng)強(qiáng)度B0、變化周期T的大小各應(yīng)滿足的表達(dá)式. 參考答案 1.解析：如圖所示，在a點(diǎn)，粒子受到的洛倫茲力qv0B向右、庫(kù)侖力向左.粒子做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力為.當(dāng)-qv0B＝時(shí)，粒子做以＋Q為圓心、以r為半徑的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故選A.當(dāng)qv0B時(shí)，合外力向左，粒子左偏，故選C.當(dāng)＝qv0B時(shí)，開始粒子沿直線向上運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，故不選D. 答案：ABC 2.答案：A 3.解析：小球在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球受到的電場(chǎng)力和重力滿足mg＝Eq，則小球帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；因?yàn)樾∏蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力，由牛頓第二定律和動(dòng)能定理可得：Bqv＝，Uq＝，可得：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝，B正確；由T＝，可以得出T＝，與電壓U無(wú)關(guān)，所以CD錯(cuò)誤. 答案：B 4.解析:根據(jù)左手定則,可知a正b負(fù),所以C、D兩項(xiàng)錯(cuò);因?yàn)殡x子在場(chǎng)中所受合力為零,Bqv=q,所以v==1.3m/s,A項(xiàng)對(duì),B項(xiàng)錯(cuò). 答案:A 5.解析:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),應(yīng)

11、有電場(chǎng)力與重力平衡,則物體所受電場(chǎng)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物體受重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用,只涉及機(jī)械能和電勢(shì)能,因而二者之和不變,選項(xiàng)B正確;如圖所示,設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t,物體位置如圖所示,則此時(shí)重力勢(shì)能Ep=mgR(1-cos θ),而θ=,得Ep=mgR(1-cos),選項(xiàng)C正確;因動(dòng)能不變,所以電勢(shì)能的變化與重力勢(shì)能的變化大小相等,變化情況相反,選項(xiàng)D正確. 答案:A 6.解析:當(dāng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí),粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)qE=qvB.當(dāng)只有電場(chǎng)時(shí),粒子從B點(diǎn)射出,做類平拋運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知,水平方向?yàn)閯?/p>

12、速直線運(yùn)動(dòng),所以 t1=t2;只有磁場(chǎng)時(shí),粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速度大小不變,但路程變長(zhǎng),有t2

13、在上、下方區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為r1和r2，粒子第一次通過(guò)KL時(shí)距離K點(diǎn)為x. 由題意有3nx＝1.8h(n＝1，2，3…). x≥， x＝， 得r1＝，n<3.5， 即n＝1時(shí)，v＝； n＝2時(shí)，v＝； n＝3時(shí)，v＝. 答案： (1)E＝，方向豎直向上 (2) (3) 可能的速度有三個(gè)：，， 8.解析:(1)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(dá)a點(diǎn)時(shí)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),

14、有qvB=m 當(dāng)粒子從b點(diǎn)射出時(shí),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為最小值,此時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則L=at2 所以t=. (2)設(shè)電子從B板的小孔飛出時(shí)的速度大小為v0,則電子從平行極板C、D間射出時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度大小為vy=v0tan30° 又vy=，v0=at 解得C、D間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=E0. (3)由題意可知,在磁場(chǎng)變化的半個(gè)周期內(nèi)電子的偏轉(zhuǎn)角為60°(如圖),所以,在磁場(chǎng)變化的半個(gè)周期內(nèi),電子在水平方向上的位移等于R.電子到達(dá)N點(diǎn)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(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R= 電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v== 解得B0=n(n=1,2,3,…) 電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T0= 磁場(chǎng)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,…)