（新课标）2018年高考物理总复习 课时达标检测（五十五）带电粒子在叠加场中的运动（重点突破课）.doc

课时达标检测(五十五) 带电粒子在叠加场中的运动 (重点突破课）一、选择题1.(多选)在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为e的匀强电场和磁感应强度为b的匀强磁场。已知从左方水平射入的电子穿过此区域时未发生偏转。设重力可忽略不计。则在该区域中的e和b的方向可能是()ae和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相同be和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相反ce竖直向上，b垂直纸面向外de竖直向上，b垂直纸面向里解析：选abc分析不计重力时，电子进入该区域后仅受电场力和洛伦兹力作用。由于电子穿过该区域时不发生偏转，所以电场力和洛伦兹力的合力等于零或合力方向与电子运动方向在同一直线上，当e和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相同时，洛伦兹力为零，电子仅受与其运动方向相反的电场力作用，将做匀减速直线运动穿过该区域；当e和b都沿水平方向，并与电子运动的方向相反时，洛伦兹力等于零，电子仅受与其运动方向相同的电场力作用，将做匀加速直线运动穿过该区域；当e竖直向上、b垂直纸面向外时，电场力竖直向下，洛伦兹力竖直向上，若qeqvb，电子将做匀速直线运动穿过该区域；当e竖直向上，b垂直纸面向里时，电场力和洛伦兹力都竖直向下，电子不可能在该区域中做直线运动。故选a、b、c。2(多选)如图所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点p进入板间恰好沿水平方向做直线运动。现使球从轨道上较低的b点开始滑下，经p点进入板间，在之后运动的一小段时间内()a小球的重力势能可能会减小b小球的机械能可能不变c小球的电势能一定会减少d小球动能可能减小解析：选ac若小球带正电，则小球从a点滑下时qvbqemg，再从b点滑下，v减小，小球向下偏转，小球重力势能、电势能减小，动能增加，机械能增加。若小球带负电，则小球从a点滑下时qeqvbmg，再从b点滑下，v减小，粒子向上偏，则小球重力势能增加，电势能减小，动能增加，机械能增加，故选项a、c正确。3.如图所示，一个带正电荷的小球从a点出发水平进入正交垂直的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向竖直向上，某时刻小球运动到了b点，则下列说法正确的是()a从a到b，小球可能做匀速直线运动b从a到b，小球可能做匀加速直线运动c从a到b，小球动能可能不变d从a到b，小球机械能可能不变解析：选c带电小球的初速度是水平的，从a运动到b点的过程中小球在竖直方向上发生位移，说明小球做的是曲线运动，所以小球受力不为零，即小球不可能做匀速直线运动，故a错误。从以上分析可知小球做曲线运动，即变速运动，故小球受到磁场的洛伦兹力也是变化的，故小球受到的合力是变力，所以小球不可能做匀加速直线运动，故b错误。当小球的重力和电场力平衡时，小球受到的洛伦兹力只改变小球的速度方向，小球的动能不变，故c正确。从a到b，电场方向竖直向上，电场力一定做功，故机械能肯定不守恒，故d错误。4.如图所示，在竖直平面内放一个光滑绝缘的半圆形轨道，水平方向的匀强磁场与半圆形轨道所在的平面垂直。一个带负电荷的小滑块由静止开始从半圆轨道的最高点m滑下到最右端，则下列说法中正确的是()a滑块经过最低点时的速度比磁场不存在时大b滑块从m点到最低点的加速度比磁场不存在时小c滑块经过最低点时对轨道的压力比磁场不存在时小d滑块从m点到最低点所用时间与磁场不存在时相等解析：选d由于洛伦兹力不做功，故与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的速度不变，选项a错误；由a，与磁场不存在时相比，滑块经过最低点时的加速度不变，选项b错误；由左手定则，滑块经最低点时受到的洛伦兹力向下，而滑块所受的向心力不变，故滑块经最低点时对轨道的压力比磁场不存在时大，选项c错误；由于洛伦兹力始终与运动方向垂直，在任意一点，滑块经过时的速度均不变，选项d正确。二、计算题5.(2016北京高考)如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为b的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。(1)求粒子做匀速圆周运动的半径r和周期t；(2)为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度e的大小。解析：(1)洛伦兹力提供向心力，有qvbm带电粒子做匀速圆周运动的半径r匀速圆周运动的周期t。(2)粒子受电场力fqe，洛伦兹力fqvb。粒子做匀速直线运动，则qeqvb电场强度的大小evb。答案：(1)(2)vb6.如图所示，质量为m1 kg、电荷量为q5102 c的带正电的小滑块，从半径为r0.4 m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自a端滑下。整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中。已知e100 v/m，方向水平向右；b1 t，方向垂直纸面向里。(g10 m/s2)求：(1)滑块到达c点时的速度；(2)在c点时滑块所受洛伦兹力。解析：以滑块为研究对象，自轨道上a点滑到c点的过程中，受重力mg，方向竖直向下；静电力qe，方向水平向右；洛伦兹力fqvb，方向始终垂直于速度方向。(1)滑块从a到c过程中洛伦兹力不做功，由动能定理得mgrqermvc2得vc 2 m/s，方向水平向左。(2)根据洛伦兹力公式得：fqvcb510221 n0.1 n，方向竖直向下。答案：(1)2 m/s，方向水平向左(2)0.1 n，方向竖直向下7.(2016天津高考)如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小e5 n/c，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小b0.5 t。有一带正电的小球，质量m1106 kg，电荷量q2106 c，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过p点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g10 m/s2。求：(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；(2)从撤掉磁场到小球再次穿过p点所在的这条电场线经历的时间t。解析：(1)小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有qvb 代入数据解得v20 m/s 速度v的方向与电场e的方向之间的夹角满足tan 代入数据解得tan 60。(2)法一：撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a，有a 设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为x，有xvt 设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y，有yat2 a与mg的夹角和v与e的夹角相同，均为，又tan 联立式，代入数据解得t2 s3.5 s。法二：撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以p点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速运动，其初速度为vyvsin 若使小球再次穿过p点所在的电场线，仅需小球的竖直方向上分位移为零，则有vytgt20 联立式，代入数据解得t2 s3.5 s。答案：(1)20 m/s，方向与电场方向成60角斜向上(2)3.5 s8.如图所示，虚线mn左侧是水平正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为b；mn右侧有竖直方向的匀强电场(如图中竖直线，方向未标出)和垂直纸面的匀强磁强b(未知)。一质量为m、电荷量为q的点电荷，从mn左侧的场区沿与电场线成角斜向上的直线匀速运动，穿过mn上的a点进入右侧的场区，恰好在竖直面内做半径为r的匀速圆周运动，并穿过mn上的p点进入左侧场区。已知mn右侧的电场对mn左侧无影响，当地重力加速度为g，静电力常量为k。(1)判断电荷q的电性并求出mn左侧匀强电场的场强e1；(2)求b的大小和方向，右侧匀强电场e2大小和方向；(3)求出电荷穿过p点刚进入左侧场区时加速度a的大小和方向。解析：(1)点电荷在mn左侧区匀速运动，受力如图所示，根据左手定则可知，q一定带正电。由根据平衡条件得：qvbcos mg，qvbsin qe1解得：e1tan 。(2)点电荷在右侧区域内做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，由e2qmg，得e2，e2方向竖直向上。根据左手定则可知b方向垂直纸面向外，b大小满足qv