【优化方案】高三物理专题复习攻略 专题三第2讲 带电粒子在复合场中的运动知能优化训练 新人教版（安徽专用）

优化方案高三专题复习攻略（新课标）物理安徽专用专题三第2讲带电粒子在复合场中的运动知能优化训练 1(原创题)如图327所示，一个带正电荷的物块P，由静止开始从斜面上A点下滑，滑到水平面BC上的D点停下来已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B处时的机械能损失先在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块P从A点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D点停下来后又撤去电场，在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块P从A点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D点停下来则以下说法中正确的是()图327AD点一定在D点左侧BD点一定在D点右侧CD点一定在D点左侧DD点一定在D点右侧解析：选D.仅在重力场中时，物块由A点至D点的过程中，由动能定理得mghmgs1cosmgs20，即hs1coss20，由题意知A点距水平面的高度h、物块与斜面及水平面间的动摩擦因数、斜面倾角、斜面长度s1为定值，所以s2与重力的大小无关，而在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场后，相当于把重力增大了，s2不变，D点一定与D点重合，故A、B项都错；在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场后，洛伦兹力垂直于接触面向上，正压力变小，摩擦力变小，重力做的功不变，所以D点一定在D点右侧，C项错误、D项正确答案为D.2(原创题)如图328所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为()图328Ad随v0增大而增大，d与U无关Bd随v0增大而增大，d随U增大而增大Cd随U增大而增大，d与v0无关Dd随U增大而增大，d随v0增大而减小解析：选A.设带电粒子射出电场时速度的偏转角为，如图甲所示，有cos，又R，如图乙所示，d2Rcos2cos，选项A正确3如图329所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，以初速度v0从左端中央沿虚线射入正交的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场区域中，若qv0BqE，当从右上端P点离开时速率为vP，侧移量为s，则下列说法中正确的是()图329A在该区域中粒子的加速度大小恒为B在该区域中粒子的加速度大小恒为C从P点离开时速率为vP D从P点离开时速率为vP 解析：选AD.由于粒子刚射入时qv0BqE，现将其初速度v0沿原方向分解为v1和v2，使qv1BqE，这样粒子的运动就等效为速率为v1，水平向右的匀速直线运动和速率为v2v0的逆时针方向的匀速圆周运动的合成，其半径R.那么在该区域中粒子的加速度大小为a，所以A正确，B错误由于电场力做负功，由动能定理易求vP，所以C错误，D正确答案为AD.4如图3210，真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的物体以速率v在场内做半径为R的匀速圆周运动，设t0时物体在轨道最低点且重力势能和电势能均为零，则下列判断正确的是()图3210A物体一定带正电且逆时针运动B物体运动过程中，机械能守恒且恒为mv2C物体运动过程中，重力势能随时间变化关系为mgR(1cost)D物体运动过程中，电势能随时间变化关系为mgR(cost1)解析：选CD.物体做匀速圆周运动时，有Eqmg，则物体必定带正电，由洛伦兹力提供向心力可知，物体顺时针运动，A不正确；因有电场力做功，物体的机械能不守恒，B错误；重力势能随时间变化的关系式为mgR(1cos)，C正确；因重力做的负功与电场力做的正功大小相等，故Ep电Ep重mgR(cos1)，故D正确5(2020年高考北京理综卷)利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用如图3211所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到GA边，被相应的收集器收集，整个装置内部为真空图3211已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2(m1m2)，电荷量均为q，加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略不计重力，也不考虑离子间的相互作用(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1.(2)当磁感应强度的大小为B时，求两种离子在GA边落点的间距s.(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度，若狭缝过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离设磁感应强度大小可调，GA边长为定值L，狭缝宽度为d，狭缝右边缘在A处离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场，为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度解析：(1)加速电场对离子m1做的功WqU由动能定理得m1vqU所以v1.(2)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvB，R利用式得离子在磁场中的轨道半径分别为R1，R2两种离子在GA边上落点的间距s2R12R2()(3)质量为m1的离子在GA边上的落点都在其入射点左侧2R1处，由于狭缝的宽度为d.因此落点区域的宽度也是d.同理质量为m2的离子在GA边上的落点区域的宽度也是d.为保证两种离子能完全分离，两个区域应无交叠，条件为2(R1R2)d利用式，代入式得2R1dR1的最大值满足2R1mLd得(Ld)d求得最大值dm L.答案：(1) (2) ()(3) L