高考物理一轮复习 微专题14 带电粒子在叠加场中的运动练习 新人教版

微专题十四 带电粒子在叠加场中的运动A级基础练1(08786953)(2017新课标)如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc.已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是() AmambmcBmbmamcCmcmamb Dmcmbma解析：B因微粒a做匀速圆周运动，则微粒重力不能忽略且与电场力平衡：magqE；由左手定则可以判定微粒b、c所受洛伦兹力的方向分别是竖直向上与竖直向下，则对b、c分别由平衡条件可得mbgqEBqvbqE、mcgqEBqvcqE，故有mbmamc，B正确2(08786954)如图所示，在两个水平放置的平行金属板之间，电场和磁场的方向相互垂直一束带电粒子(不计重力)沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转则这些粒子一定具有相同的()A质量B电荷量C速度 D比荷解析：C由带电粒子(不计重力)沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转，得BqvqE，则v.因B、E恒定，故速度相同，选项C正确3(08786955)用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为q的小球，让它处于如图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中由于磁场的运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向可能是() Av，水平向左Bv，竖直向下Cv，竖直向上Dv，水平向右解析：C根据运动的相对性，带电小球相对于磁场的速度与磁场相对于小球(相对地面静止)的速度大小相等、方向相反洛伦兹力FqvB中的v是相对于磁场的速度根据力的平衡条件可以得出，当小球相对磁场以速度v竖直向下运动或以速度v水平向右运动时，带电小球都能处于静止状态，但小球处于后者的状态时，悬线不受拉力，不会被拉紧，故本题选C.4(08786956)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上已知小球所受电场力与重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是() A小球能越过d点并继续沿环向上运动B当小球运动到c点时，所受洛伦兹力最大C小球从a点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能增大D小球从b点运动到c点的过程中，电势能增大，动能先增大后减小解析：D由题意可知，小球运动的等效最低点在b、c中间，因此当小球运动到d点时速度为0，不能继续向上运动，选项A错误；小球在等效最低点时速度最大，所受洛伦兹力最大，选项B错误；小球从a运动到b的过程中，重力做正功，电场力也做正功，所以重力势能与电势能均减小，选项C错误；小球从b运动到c的过程中，电场力做负功，电势能增大，合外力先做正功再做负功，动能先增大后减小，选项D正确5(08786957)(2018南京模拟)如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是() A适当减小电场强度EB适当减小磁感应强度BC适当增大加速电场极板之间的距离D适当减小加速电压U解析：A欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，则qEqvB，而电子流向上极板偏转，则qEqvB，应减小E或增大B、v，故A正确，B、C、D错误6(08786958)如图所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装置处在由水平匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的vt图象为下图中的() 解析：C小球下滑过程中，qE与qvB反向，开始下落时qEqvB，所以a，随下落速度v的增大a逐渐增大；当qEqvB之后，其a，随下落速度v的增大a逐渐减小；最后a0，小球匀速下落，故图C正确，A、B、D错误7(08786959)(多选)(2018南昌调研)某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出)，带电小球沿如图所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是() A小球一定带正电B小球可能做匀速直线运动C带电小球一定做匀加速直线运动D运动过程中，小球的机械能增大解析：CD由于重力方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动方向斜向下，与磁场方向相同，故不受磁场力作用，电场力必水平向右，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线运动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同，故小球一定做匀加速运动，选项C正确；运动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项D正确8(08786960)(多选)(2018佛山模拟)如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y0的空间内运动，液滴在y0的空间内，根据液滴沿y轴负方向以加速度a2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动可知，液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下，大小等于重力；进入y0的空间后，液滴电性改变，其所受电场力向上，大小仍等于重力，所以液滴将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，动能保持不变，选项D正确；重力势能先减小后增大，电势能先增大后减小，选项A、C均错误B级能力练9(08786961)(多选)如图所示，空间中存在正交的匀强电场E(方向水平向右)和匀强磁场B(方向垂直纸面向外)，在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球(不考虑两带电小球的相互作用，两小球电荷量始终不变)，关于小球的运动，下列说法正确的是()A沿ab、ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动B只有沿ab方向抛出的带电小球才可能做直线运动C若沿ac方向抛出的小球做直线运动则小球带负电，且小球一定是做匀速运动D两小球在运动过程中机械能均守恒解析：AC两个带电小球的电性未知，可假设电性再判断电场力和洛伦兹力的方向，由于在电场力、洛伦兹力和重力作用下小球的直线运动必为匀速运动，只要三力能平衡，小球即可做直线运动，由假设判断可知沿ab方向做直线运动的小球带正电、沿ac方向做直线运动的小球带负电，所以选项A、C正确，选项B错误；除重力做功外，洛伦兹力不做功，电场力做功，机械能不守恒，选项D错误10(08786962)(多选)(2018长春模拟)如图所示，一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管，固定于竖直平面内，环的半径为R(比细管的内径大得多)，在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态，小球的质量为m，带电荷量为q，重力加速度为g.空间存在一磁感应强度大小未知(不为零)，方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场某时刻，给小球一方向水平向右，大小为v0的初速度，则以下判断正确的是() A无论磁感应强度大小如何，获得初速度后的瞬间，小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C无论磁感应强度大小如何，小球一定能到达环形细圆管的最高点，且小球到达最高点的速度大小都相同D小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中，水平方向分速度的大小一直减小解析：BC小球在轨道最低点时受到的洛伦兹力方向竖直向上，若洛伦兹力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力，则在最低点时小球不会受到管壁弹力的作用，A选项错误；小球运动的过程中，洛伦兹力不做功，小球的机械能守恒，运动至最高点时小球的速度v，由于是双层轨道约束，小球运动过程不会脱离轨道，所以小球一定能到达轨道最高点，C选项正确；在最高点时，小球做圆周运动的向心力Fmmg，小球受到竖直向下洛伦兹力的同时必然受到与洛伦兹力等大反向的轨道对小球的弹力，B选项正确；小球在从最低点到最高点的运动过程中，小球在下半圆内上升的过程中，水平分速度向右一定递减，到达圆心的等高点时，水平速度为零，而运动至上半圆后水平分速度向左且不为零，所以水平分速度一定有增大的过程，D选项错误11(08786963)如图所示，区域内有与水平方向成45角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下一质量为m、带电荷量为q的微粒在区域左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域后做匀速圆周运动，从区域右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了60，重力加速度为g，求：(1)区域和区域内匀强电场的电场强度E1、E2的大小；(2)区域内匀强磁场的磁感应强度B的大小；(3)微粒从P运动到Q的时间解析：(1)微粒在区域内水平向右做直线运动，则在竖直方向上有qE1sin 45 mg，解得E1.微粒在区域内做匀速圆周运动，则在竖直方向上有mgqE2，E2.(2)设微粒在区域内水平向右做直线运动时加速度为a，离开区域时速度为v，在区域内做匀速圆周运动的轨道半径为R，则ag.v22ad1(或qE1cos 45d1mv2)Rsin 60d2，qvBm.解得B (3)微粒在区域内做匀加速运动，t1 在区域内做匀速圆周运动的圆心角为60，则T，t2.解得tt1t2 .答案：见解析12(08786964)(2018河南中原名校联考)光滑水平面上存在匀强电场E和匀强磁场B，电场线水平向右，磁感线垂直纸面向里水平面左端固定着一块竖直挡板，与挡板相距L处放着一个质量为m、带电荷量为q的小物块，如图所示物块在电场力作用下从静止开始运动，而后相继多次与挡板相碰，物块每次和挡板碰撞后速度都减为碰前的k倍(k1)，设物块在运动和碰撞过程中电荷量始终不变，碰撞时间极短，重力加速度为g. (1)要使物块运动过程中始终不离开水平面，L应满足什么条件？(2)从物块开始运动到最后停止运动共需要多少时间？解析：(1)小物块第一次撞前和撞后受力如图所示，由题意可知只要第一次撞前不离开水平面，以后必定在水平面上运动，碰撞前有FNqv1BmgqELmv不离开水平面的条件为FN0.由上述方程解得L应满足L .(2)由(1)可知第一次撞前v1 ，由v1t1得t1 .第二次撞前v2kv1，由v2得t22k ，第三次撞前v3kv2，由v3得t32k2，第n次撞前vnkvn1，由vn得tn2kn1，故tt1t2t3tn (12k2k22k32kn1) .当小物块停止时n，有kn10，故t .答案：(1)L(2)t 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375