2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練30 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 新人教版.doc
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分層規(guī)范快練(三十) 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 [雙基過關(guān)練] 1.在如圖所示的平行板器件中,電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直.一帶電粒子(重力不計(jì))從左端以速度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動,則該粒子( ) A.一定帶正電 B.速度v= C.若速度v>,粒子一定不能從板間射出 D.若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入,仍做直線運(yùn)動 解析:粒子帶正電和負(fù)電均可,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由洛倫茲力等于電場力,qvB=qE,解得速度v=,選項(xiàng)B正確;若速度v>,粒子可能從板間射出,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入,所受電場力和洛倫茲力方向相同,不能做直線運(yùn)動,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:B 2.(多選)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.帶電粒子被加速電場加速后,進(jìn)入速度選擇器.速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平扳S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場.下列表述正確的是( ) A.質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B.速度選擇器中的磁場方向垂直于紙面向外 C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于 D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小 解析:質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具,A正確.在速度選擇器中,帶電粒子所受電場力和洛倫茲力在粒子沿直線運(yùn)動時(shí)應(yīng)等大反向,結(jié)合左手定則可知B正確.由qE=qvB可得v=,C正確.粒子在平板S下方的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由qvB=得R=,所以=,D錯(cuò)誤. 答案:ABC 3. [2019山東濟(jì)寧模擬]為監(jiān)測某化工廠的含有離子的污水排放情況,技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測裝置,該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料制成的空腔,其寬和高分別為b和c,左、右兩端開口與排污管相連,如圖所示.在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,在空腔前、后兩個(gè)側(cè)面上各有長為a的相互平行且正對的電極M和N,M、N與內(nèi)阻為R的電流表相連.污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí),電流表將顯示出污水排放情況.下列說法中錯(cuò)誤的是( ) A.M板比N極電勢低 B.污水中離子濃度越高,則電流表的示數(shù)越小 C.污水流量越大,則電流表的示數(shù)越大 D.若只增大所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,則電流表的示數(shù)也增大 解析:污水從左向右流動時(shí),正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向N板和M板偏轉(zhuǎn),故N板帶正電,M板帶負(fù)電,A正確.穩(wěn)定時(shí)帶電離子在兩板間受力平衡,qvB=q,此時(shí)U=Bbv==,式中Q是流量,可見當(dāng)污水流量越大、磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)時(shí),M、N間的電壓越大,電流表的示數(shù)越大,而與污水中離子濃度無關(guān),B錯(cuò)誤,C、D正確. 答案:B 4.[2019吉林第三次調(diào)研]電磁泵在目前的生產(chǎn)、科技中得到了廣泛應(yīng)用.如圖所示,泵體是一個(gè)長方體,ab邊長為L1,兩側(cè)端面是邊長為L2的正方形;流經(jīng)泵體內(nèi)的液體密度為ρ、在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電導(dǎo)率為σ(電阻率倒數(shù)),泵體處有方向垂直向外的磁場B,泵體的上下兩表面接在電壓為U(內(nèi)阻不計(jì))的電源上,則( ) A.泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極 B.通過泵體的電流I= C.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可獲得更大的抽液高度 D.增大液體的電阻率可獲得更大的抽液高度 解析:當(dāng)泵體上表面接電源的正極時(shí),電流從上向下流過泵體,這時(shí)受到的磁場力水平向左,拉動液體,故A錯(cuò)誤;根據(jù)電阻定律,泵體內(nèi)液體的電阻R=ρ==,因此流過泵體的電流I==UL1σ,故B錯(cuò)誤;增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B,受到的磁場力變大,因此可獲得更大的抽液高度,故C正確;若增大液體的電阻率,可以使電流減小,受到的磁場力減小,使抽液高度減小,故D錯(cuò)誤. 答案:C 5.[2019河南六市第一次聯(lián)考] 如圖所示,一帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)電場,經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后從磁場的左邊界上M點(diǎn)進(jìn)入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,最后從磁場的左邊界上的N點(diǎn)離開磁場.已知帶電粒子比荷=3.2109 C/kg,電場強(qiáng)度E=200 V,MN間距=1 cm,金屬板長L=25 cm.粒子初速度v0=4105 m/s,帶電粒子重力忽略不計(jì).求: (1)粒子射出電場時(shí)的運(yùn)動方向與初速度v0的夾角θ. (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小. 解析:(1)qE=ma, 粒子在電場中水平方向做勻速直線運(yùn)動,L=v0t, 粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動,射出電場時(shí)的豎直分速度 vy=at, 速度偏向角tanθ=, 由以上各式解得θ=45. (2)粒子射出電場時(shí)運(yùn)動 速度大小為v=, 在磁物中洛倫茲力提供向心力Bqv=m, 由幾何關(guān)系得=r, 解得B=2.510-2T. 答案:(1)45 (2)2.510-2T 6.[2019合肥一檢]如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限內(nèi)有一勻強(qiáng)電場,其場強(qiáng)大小為E,方向與x軸成30角斜向上.一比荷為的帶正電粒子從P點(diǎn)由靜止出發(fā),接著在x軸上Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限,通過磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出)后,從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向離開磁場區(qū)域.若P、Q間距為L,粒子重力不計(jì),試求: (1)粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度大?。? (2)Q點(diǎn)的坐標(biāo); (3)矩形磁場區(qū)域的最小面積. 解析:作出粒子運(yùn)動軌跡如圖所示 (1)粒子從P到Q過程,根據(jù)動能定理得 qEL=mv2 解得粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度v= (2)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑為R,由幾何關(guān)系可知Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(3R,0) 又qvB=m,可得R= 則Q點(diǎn)的坐標(biāo)為 (3)由圖可得,最小的矩形磁場面積 Smin=2Rcos30(R-Rsin30)=R2= 答案:(1) (2) (3) [技能提升練] 7. [2019合肥模擬](多選)如圖所示,豎直直線MN右側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.01 kg、電荷量q=+0.01 C的小球從MN左側(cè)水平距離為l=0.4 m的A點(diǎn)水平拋出,當(dāng)下落距離是水平距離的一半時(shí)從MN上的D點(diǎn)進(jìn)入電磁場,并恰好能做勻速圓周運(yùn)動,圖中C點(diǎn)是圓周的最低點(diǎn)且C到MN的水平距離為2l,不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2,則( ) A.小球的初速度為20 m/s B.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為10 V/m C.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2 T D.小球從D到C運(yùn)動的時(shí)間為0.1π s 解析:小球從A到D做平拋運(yùn)動,l=v0t,=gt2,所以t=0.2 s,v0=2 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球進(jìn)入電磁場中恰好做勻速圓周運(yùn)動,則qE=mg,即E=10 V/m,選項(xiàng)B正確;小球進(jìn)入電磁場時(shí)有vy=gt=v0,即小球進(jìn)入電磁場時(shí)的速度為v=2 m/s,且與MN成45角,由幾何關(guān)系可得小球做勻速圓周運(yùn)動的半徑為r== m,又因Bqv=m,聯(lián)立并代入數(shù)值得B=2.5 T,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;小球從D到達(dá)C經(jīng)歷了圓周,所以從D到C運(yùn)動的時(shí)間為t==0.1π s,選項(xiàng)D正確. 答案:BD 8.[2019江蘇一模](多選)自行車速度計(jì)利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動速率.如圖甲所示,自行車前輪上安裝一塊磁鐵,輪子每轉(zhuǎn)一圈,這塊磁鐵就靠近傳感器一次,傳感器會輸出一個(gè)脈沖電壓.圖乙為霍爾元件的工作原理圖.當(dāng)磁場靠近霍爾元件時(shí),導(dǎo)體內(nèi)定向運(yùn)動的自由電荷在磁場力作用下偏轉(zhuǎn),最終使導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差,即為霍爾電勢差.下列說法正確的是( ) A.根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車輪的半徑即可獲知車速大小 B.自行車的車速越大,霍爾電勢差越高 C.圖乙中霍爾元件的電流I是由正電荷定向運(yùn)動形成的 D.如果長時(shí)間不更換傳感器的電源,霍爾電勢差將減小 解析:根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù),可求得車輪轉(zhuǎn)動周期,結(jié)合車輪半徑,即可求解車輪的速度大小.故A項(xiàng)正確;根據(jù)qvB=q得,UH=Bdv,v是導(dǎo)電粒子運(yùn)動的速度,由電流的微觀定義式:I=nesv,聯(lián)立解得:UH=,可知霍爾電壓UH與車速大小無關(guān).故B項(xiàng)錯(cuò)誤;霍爾元件的電流I是由負(fù)電荷定向運(yùn)動形成的.故C項(xiàng)錯(cuò)誤;由公式UH=,若長時(shí)間不更換傳感器的電源,那么電流I減小,則霍爾電勢差將減小,故D項(xiàng)正確. 答案:AD 9.如圖所示,粗糙的足夠長的豎直木桿上套有一個(gè)帶電的小球,整個(gè)裝置處在由水平勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場組成的足夠大的復(fù)合場中,小球由靜止開始下滑,在整個(gè)運(yùn)動過程中小球的v-t圖象如圖所示,其中正確的是( ) 解析: 該題中,小球的運(yùn)動性質(zhì)與電性無關(guān).設(shè)小球帶正電,對帶電小球進(jìn)行受力分析如圖所示,剛開始速度v比較小,F(xiàn)洛=qvB比較小,電場力F>F洛,G-Ff=ma,即ma=G-μ(F-qvB),隨著速度v的不斷增大,a也不斷增大.當(dāng)F=F洛時(shí),a最大,為重力加速度g.再隨著速度v的不斷增大,F(xiàn)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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