2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) B卷第八章 第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)提升作業(yè) 教科版選修3-1.doc

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2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) B卷第八章 第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)提升作業(yè) 教科版選修3-1一、選擇題(本大題共7小題,每小題8分,共56分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出,選不全得4分)1.(多選)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和水平方向(垂直紙面向里)的勻強(qiáng)磁場，如圖所示。已知一離子在電場力和洛倫茲力共同作用下,從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零,C為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)重力。則( )A.該離子帶負(fù)電B.A、B兩點(diǎn)位于同一高度C.C點(diǎn)時(shí)離子速度最大D.離子到達(dá)B點(diǎn)后,將沿原曲線返回A點(diǎn)2.(多選)(xx淮安模擬)北半球某處，地磁場水平分量B1=0.810-4 T，豎直分量B2=0.510-4 T，海水向北流動(dòng)，海洋工作者測量海水的流速時(shí)，將兩極板插入此海水中，保持兩極板正對且垂線沿東西方向，兩極板相距d=20 m，如圖所示，與兩極板相連的電壓表(可看作是理想電壓表)示數(shù)為U=0.2 mV，則( )A.西側(cè)極板電勢高，東側(cè)極板電勢低B.西側(cè)極板電勢低，東側(cè)極板電勢高C.海水的流速大小為0.125 m/sD.海水的流速大小為0.2 m/s3.帶正電粒子(不計(jì)重力)以水平向右的初速度v0先通過勻強(qiáng)電場E，后通過勻強(qiáng)磁場B，如圖甲所示，電場和磁場對該粒子做功為W1。若把該電場和磁場正交疊加，如圖乙所示，再讓該帶電粒子仍以水平向右的初速度v0(v0)穿過疊加場區(qū)，在這個(gè)過程中電場和磁場對粒子做功為W2，則( )A.W1W2D.無法判斷4.(xx杭州模擬)如圖所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間的電勢差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場。則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化而變化的情況為( )A.d隨v0的增大而增大，d與U無關(guān)B.d隨v0的增大而增大，d隨U的增大而增大C.d隨U的增大而增大，d與v0無關(guān)D.d隨v0的增大而增大，d隨U的增大而減小5.(多選)(xx杭州模擬)如圖所示，帶等量異種電荷的平行金屬板a、b處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直紙面向里，不計(jì)重力的帶電粒子沿OO方向從左側(cè)垂直于電磁場入射，從右側(cè)射出a、b板間區(qū)域時(shí)動(dòng)能比入射時(shí)小，要使粒子射出a、b板間區(qū)域時(shí)的動(dòng)能比入射時(shí)大，可以( )A.適當(dāng)增大金屬板間的電壓B.適當(dāng)增大金屬板間的距離C.適當(dāng)減小金屬板間的磁感應(yīng)強(qiáng)度D.使帶電粒子的電性相反6.(xx南京模擬)如圖所示,一個(gè)帶負(fù)電的物體從粗糙斜面頂端滑到斜面底端時(shí)的速度為v,若加上一個(gè)垂直紙面指向讀者方向的磁場,則滑到底端時(shí)( )A.v變大B.v變小C.v不變D.不能確定7.(xx南京模擬)如圖所示，平行板電容器的金屬極板M、N的距離為d，兩板間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，等離子群以速度v沿圖示方向射入。已知電容器的電容為C，則( )A.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，穩(wěn)定后電容器的電荷量QBvdCB.當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，穩(wěn)定后電容器的電荷量QBvdCC.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，穩(wěn)定后電容器的電荷量QBvdC二、計(jì)算題(本大題共3小題，共44分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)8.(12分)如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=210-3 T；磁場右邊是寬度L=0.2 m、場強(qiáng)E=40 V/m、方向向左的勻強(qiáng)電場。一帶電粒子電荷量q=-3.210-19 C，質(zhì)量m=6.410-27 kg，以v=4104 m/s的速度沿OO垂直射入磁場，在磁場中偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入右側(cè)的電場，最后從電場右邊界射出。(不計(jì)重力)求：(1)大致畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡；(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；(3)帶電粒子飛出電場時(shí)的動(dòng)能Ek。9.(能力挑戰(zhàn)題)(13分)如圖所示，一個(gè)帶電的小球從P點(diǎn)自由下落，P點(diǎn)距場區(qū)邊界MN高為h，邊界MN下方有方向豎直向下、電場場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，同時(shí)還有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，小球從邊界上的a點(diǎn)進(jìn)入電場與磁場的復(fù)合場后，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并從邊界上的b點(diǎn)穿出，已知ab=L，求：(1)小球的帶電性質(zhì)及其電量與質(zhì)量的比值；(2)該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；(3)小球從P經(jīng)a至b時(shí)，共需時(shí)間為多少？10.（xx寧波模擬）（19分）如圖所示，真空中的矩形abcd區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形邊界分別相切于ad、bc邊的中點(diǎn)e、f。一帶電粒子以初速度v0沿著ef方向射入該區(qū)域后能做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)撤去磁場并保留電場，粒子以相同的初速度沿著ef方向射入恰能從c點(diǎn)飛離該區(qū)域。已知忽略粒子的重力。求：（1）帶電粒子的電荷量q與質(zhì)量m的比值；（2）若撤去電場保留磁場，粒子離開矩形區(qū)域時(shí)的位置。答案解析1.【解析】選B、C。由左手定則和離子運(yùn)動(dòng)的軌跡可判斷出離子帶正電，A、D均錯(cuò)誤；而洛倫茲力不做功，由動(dòng)能定理可知電場力做功為零，則A、B兩點(diǎn)必處于同一高度，B正確；離子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)，合外力做正功最多，動(dòng)能最大，故C正確。2.【解析】選A、D。由于海水向北流動(dòng)，地磁場有豎直向下的分量，由左手定則可知，正電荷偏向西側(cè)極板，負(fù)電荷偏向東側(cè)極板，即西側(cè)極板電勢高，東側(cè)極板電勢低，故選項(xiàng)A正確；對于流過兩極板間的帶電粒子有：qvB2=q，即v= m/s=0.2 m/s，故選項(xiàng)D正確。3.【解析】選C。電場力做的功W=Eqy，其中y為粒子沿電場方向偏轉(zhuǎn)的位移，因圖乙中洛倫茲力方向向上，故圖乙中粒子向下偏轉(zhuǎn)的位移y較小，W1W2，故C正確。4.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)弄清帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)角與粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角的關(guān)系。(2)寫出d與U、v0的函數(shù)關(guān)系式。【解析】選A。帶電粒子射出電場時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，有：cos=，又R=，而d=2Rcos=，選項(xiàng)A正確。5.【解析】選A、C。帶電粒子進(jìn)入復(fù)合場后，受到電場力和洛倫茲力Bqv。粒子動(dòng)能減小說明電場力做負(fù)功，Bqv0，所以A、C正確。【變式備選】三個(gè)質(zhì)量相同的質(zhì)點(diǎn)a、b、c帶有等量的正電荷，它們從靜止開始，同時(shí)從相同的高度落下，下落過程中a、b、c分別進(jìn)入如圖所示的勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場和真空區(qū)域中，設(shè)它們都將落到同一水平地面上，不計(jì)空氣阻力，則下列說法中正確的是( )A.落地時(shí)a的動(dòng)能最大B.落地時(shí)a、b的動(dòng)能一樣大C.b的落地時(shí)間最短D.c的落地時(shí)間最長【解析】選A。由于洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)的電荷不做功，而質(zhì)點(diǎn)a在下落過程中有電場力對其做正功，所以落地時(shí)動(dòng)能最大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)a和c在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，起始高度相同，落地時(shí)間相同；質(zhì)點(diǎn)b受洛倫茲力作用，在豎直方向運(yùn)動(dòng)的加速度小于g，落地時(shí)間最長，C、D錯(cuò)誤。6.【解析】選B。洛倫茲力雖然不做功,但其方向垂直斜面向下,使物體與斜面間的正壓力變大,故摩擦力變大,損失的機(jī)械能增加,因而v變小。7.【解析】選C。洛倫茲力使正離子向N板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向M板偏轉(zhuǎn)，當(dāng)=qvB時(shí)離子不再偏轉(zhuǎn)，故斷開開關(guān)S時(shí)，電容器兩極所能達(dá)到的最大電壓UC=Bvd，最大電荷量Q=BvdC，A、B均錯(cuò)；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，平行金屬板及等離子群相當(dāng)于一電源，電源電動(dòng)勢E=Bvd，由于內(nèi)阻的存在，使得UC=UMNE=Bvd，故QCBvdC。C正確，D錯(cuò)誤。8.【解析】(1)軌跡如圖 (4分)(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得qvB= (2分)R= (2分)(3)Ek=EqL+mv2=403.210-190.2 J+6.410-27(4104)2 J=7.6810-18 J。 (4分)答案：(1)軌跡見解析圖 (2)0.4 m(3)7.6810-18 J9.【解析】帶電粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則重力和電場力平衡，洛倫茲力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。(1)重力和電場力平衡，電場力方向向上，電場方向向下，則為負(fù)電荷 (1分)由mg=Eq, (2分)得比荷 (1分)(2)粒子由a到b運(yùn)動(dòng)半周，由其受力方向根據(jù)左手定則可知磁場方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?(1分)qvB= (1分)mgh=mv2 (2分)L=2R (1分)聯(lián)立可得 (2分)(3)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 (2分)答案：(1)負(fù)電 (2) 方向垂直紙面向外(3)10.【解析】（1）設(shè)勻強(qiáng)電場強(qiáng)度為E，當(dāng)電場和磁場同時(shí)存在時(shí)，粒子沿ef方向做直線運(yùn)動(dòng)，有：qv0B=qE（2分）當(dāng)撤去磁場，保留電場時(shí)，粒子恰能從c點(diǎn)飛出，有：qE=ma（2分）（2分）2R=v0t （1分）聯(lián)立式解得：（2分）（2）若撤去電場保留磁場，粒子將在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示。（2分）設(shè)粒子離開矩形區(qū)域時(shí)的位置g離b的距離為x，則由牛頓第二定律：(2分)由圖中幾何關(guān)系得：r=Rtan(2分)（2分）聯(lián)立式解得:（2分）答案：（1） (2)