2019-2020年高三物理二轮复习 第1部分 专题3 电场和磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课时作业集训.doc

2019-2020年高三物理二轮复习 第1部分 专题3 电场和磁场 第2讲 带电粒子在复合场中的运动课时作业集训一、选择题(13题只有一项符合题目要求，第4题有多项符合题目要求)1.如图所示，回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形盒，两盒间构成一狭缝，两D形盒处于垂直于盒面的匀强磁场中下列有关回旋加速器的描述正确的是()A粒子由加速器的边缘进入加速器B粒子由加速器的中心附近进入加速器C粒子在狭缝和D形盒中运动时都能获得加速D交流电源的周期必须等于粒子在D形盒中运动周期的2倍解析：由qvB得v.当r越大时，v越大粒子由加速器中心附近进入加速器才可使粒子加速到最大，故A错、B对；狭缝中电场可加速粒子，在D形盒中运动时，由左手定则知，洛伦兹力总与速度方向垂直，不对粒子加速，故C错误；交流电源的周期必须等于粒子运动周期，才可以进行周期性的加速，故D错误答案：B2.(xx大同一模)如图所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝S射入磁感应强度为B2的匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为R1R212，则下列说法正确的是()A离子的速度之比为12B离子的电荷量之比为12C离子的质量之比为12D以上说法都不对解析：因为两离子能沿直线通过速度选择器，则qvB1qE，即v，所以两离子的速度相同，选项A错误；根据R，则，选项B、C错误；故选D.答案：D3如图所示，一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中A中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线连线的中垂线；B中Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C中I是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外其中，带电粒子不可能做匀速直线运动的是()解析：图A中两条垂直纸平面的长直导线中通有等大反向的电流，在中垂线上产生的合磁场方向水平向右，带电粒子将沿中垂线做匀速直线运动；图B中等量同种正点电荷在中垂线上的合场强先水平向左后水平向右，带电粒子受力方向不同，粒子不可能做匀速直线运动；图C中粒子运动方向与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；图D是速度选择器的原理图，只要v0，粒子也会做匀速直线运动，故选B.答案：B4电磁泵是指处在磁场中的通电流体在电磁力作用下向一定方向流动的泵，如图所示是一电磁泵工作部分示意图，绝缘非磁性管道的横截面是长为a、宽为b的矩形，在管道内上、下管壁处各安装一个长为L的电极，通以电流I.当在垂直于管道和电流的方向加一个磁感应强度为B的匀强磁场时，电流受到的安培力就推动导电液体流动，已知导电液体稳定流动时所受阻力与流动速率成正比，即Ffkv，则关于导电液体的流动方向和电磁泵的功率，下列说法正确的是()A导电液体可能向左流动B导电液体一定向右流动C电磁泵的功率为D电磁泵的功率为解析：由左手定则可判断，电流所受安培力向右，因此导电液体一定向右流动，A错误，B正确；当安培力与阻力平衡时，液体流速稳定，有BbIkv，所以电磁泵的功率PFvBbI，C错误，D正确答案：BD二、非选择题5如图所示，在坐标系xOy的第象限内有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，其他象限内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向里一质量为m、电荷量为q的粒子自P(l，l)点由静止释放，沿垂直于x轴的方向进入第象限磁场，接着以垂直于y轴的方向进入第象限磁场，不计粒子重力求：(1)磁场的磁感应强度B；(2)粒子第二次离开电场时的横坐标；(3)粒子第四次经过x轴的横坐标解析：(1)设粒子垂直于x轴进入磁场时的速度为v，由动能定理得：Eqlmv2由题意知，粒子在磁场中做圆周运动的半径Rl由牛顿第二定律有qvB解得B (2)粒子运动的轨迹如图所示，粒子再次进入电场后在电场中做类平抛运动，有xvt，lat2解得x2l粒子第二次离开电场时的横坐标xx2l(3)设粒子第二次进入磁场时的速度为v1，与x轴的夹角为由动能定理得：2Eqlmv，v12 tan 2tan 1，45由牛顿第二定律有qv1B，R1l由几何关系可知粒子第四次经过x轴的横坐标为0答案：(1) (2)x2l(3)06.如图所示，在竖直平面内建立坐标系xOy，第象限坐标为(x，d)位置处有一粒子发射器P，第、象限有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场某时刻粒子发射器P沿x轴负方向以某一初速度发出一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子粒子从y处经过y轴且速度方向与y轴负方向成45角其后粒子在匀强磁场中偏转后垂直x轴返回第象限已知第、象限内匀强电场的电场强度E.重力加速度为g，求：(1)粒子刚从发射器射出时的初速度及粒子发射器P的横坐标x；(2)粒子从粒子源射出到返回第象限上升到最高点所用的总时间解析：(1)带电粒子从发射器射出后做平抛运动，设初速度为v0，沿水平方向，xv0t1沿竖直方向，dgttan 45，vygt1联立式得：v1 v0，xd(2)如图所示，带电粒子进入垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中，受竖直向上的电场力，qEmg，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有qvBm粒子在匀强磁场中运动的线速度vv0由几何关系得，粒子做匀速圆周运动的半径Rd粒子在匀强磁场中运动的时间t2T其中周期T联立解得：t2 设粒子返回到第象限后上升到最大高度所用时间t3 所以，粒子从射出到返回第象限后上升到最高点所用的总时间tt1t2t3 .答案：(1)d(2) 7如图所示，水平地面上有一固定的长方形绝缘光滑水平台面OPQX，其中PQ边长L15 m，QX边长L24 m，平台高h3.2 m平行板电容器的极板CD间距d1 m，且垂直放置于台面，C板位于边界OP上，D板与边界OX相交处有一小孔电容器外的台面区域内有磁感应强度B1 T、方向竖直向上的匀强磁场质量m11010 kg，电荷量q11010 C的带正电微粒静止于O处，在CD间加上电压U，C板电势高于D板，板间电场可看成是匀强电场，板间微粒经电场电速后由D板所开小孔进入磁场(微粒始终不与极板接触)，假定微粒在真空中运动，微粒在整个运动过程中电荷量保持不变，取g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.(1)若微粒正好从QX的中点离开平台，求其在磁场中运动的速率；(2)若电压大小可调，不同加速电压，微粒离开平台的位置将不同，要求微粒由PQ边界离开台面，求加速电压U的范围解析：(1)微粒在磁场中运动俯视示意图如图1所示，设运动半径为R1，由几何关系知：R2(L1d)2解得：R15 m根据牛顿第二定律：qBv1m得：R1则：v15 m/s(2)微粒在磁场中运动俯视的临界轨迹图如图2所示，微粒可从Q点离开平台如线，R24 m在磁场中，R2，v24 m/s在电场中，qU1mv可得：U18 V微粒轨迹与PQ边界相切如线，R32 m在磁场中，R3，得：v32 m/s在电场中，qU2mv得：U22 V则从PQ边界离开范围：U2UU1,2 VU8 V答案：(1)5 m/s(2)2 VU8 V8如图所示，平面直角坐标系的第二象限内存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为q的小球从A点以速度v0沿直线AO运动，AO与x轴负方向成37角，在第四象限内的区域内加一最小电场强度的匀强电场后，可使小球继续做直线运动到MN上的C点，MN右侧区域内存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，小球在区域内做匀速圆周运动并恰好没从右边界飞出，已知小球在C点的速度大小为2v0，重力加速度为g，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)小球的带电性质(2)第二象限内电场强度E1的大小和磁感应强度B1的大小(3)区域内最小电场强度E2的大小和方向(3)区域内电场强度E3的大小和磁感应强度B2的大小解析：(1)带电小球在第二象限内受重力、电场力和洛伦兹力作用做直线运动，因洛伦兹力与速度关联，所以此三力满足图(a)所示关系且小球只能做匀速直线运动，由受力特点及左手定则可判定小球带正电(2)由图(a)知tan 37，得E1，cos 37，得B1.(3)当区域中的电场强度最小时，小球做直线运动，此时受力如图(b)所示(电场力方向与速度方向垂直)，小球做匀加速直线运动，由图知cos 37，得E2，方向与x轴正方向成53角向上(4)小球在区域内做匀速圆周运动，所以mgqE3，得E3，因小球恰好不从右边界穿出，小球运动轨迹如图(c)所示由(3)知Fmgsin 37，即agsin 37由运动学规律知(2v0)2v2aOC解得OC由几何关系知tan 37，得r由洛伦兹力提供向心力知B2q2v0m，联立得B2.答案：(1)正电(2)(3)方向与x轴正方向成53角向上(4)