【备战】全国高考物理试题汇编（11月第一期）K3带电粒子在组合场及复合场中运动（含解析）.docVIP

k3 带电粒子在组合场及复合场中运动【原创纯word版精品解析】物理卷2015届山东省师大附中高三第一次模拟考试（201409）】19如图所示，在平行金属板a、b间分布着正交的匀强电场和磁场，磁感应强度垂直纸面向里，一个质子以初速度vo垂直于电磁场沿入射，恰能沿运动则：aa的电势高于b板的电势b电子以初速度垂直于电磁场沿从左端入射，仍沿作直线运动c以初速度垂直于电磁场沿从左端入射，仍沿作直线运动d以初速度垂直于电磁场沿从右端入射，仍沿作直线运动【知识点】带电粒子在混合场中的运动k3 k4【答案解析】abc 解析： a、由左手定则判断得知质子所受的洛伦兹力方向向上，质子做直线运动，所受的电场力方向应向下，故a的电势高于b板的电势故a正确b、c对于质子，由平衡条件得：qv0b=qe，则得v0b=e，可见此式与带电粒子的质量、电荷量、电性无关，所以当电子和也以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，洛伦兹力与电场力也平衡，也沿oo作直线运动，故bc正确d、当以初速度v0垂直于电磁场沿oo从右端入射，洛伦兹力方向向下，电场力方向也向下，它将向下偏转，不可能沿oo作直线运动故d错误故选abc【思路点拨】质子带正电，由左手定则判断洛伦兹力方向，因质子做匀速直线运动，即可判断出电场力方向，从而确定出两极板电势高低由平衡条件列方程，可得到电子和以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，受力也平衡，也做匀速直线运动本题考查对速度选择器原理的理解，关键掌握当洛伦兹力与电场力二力平衡时，粒子才能沿直线通过速度选择器【原创纯word版精品解析】物理卷2015届山东省师大附中高三第一次模拟考试（201409）】19如图所示，在平行金属板a、b间分布着正交的匀强电场和磁场，磁感应强度垂直纸面向里，一个质子以初速度vo垂直于电磁场沿入射，恰能沿运动则：aa的电势高于b板的电势b电子以初速度垂直于电磁场沿从左端入射，仍沿作直线运动c以初速度垂直于电磁场沿从左端入射，仍沿作直线运动d以初速度垂直于电磁场沿从右端入射，仍沿作直线运动【知识点】带电粒子在混合场中的运动k3 k4【答案解析】abc 解析： a、由左手定则判断得知质子所受的洛伦兹力方向向上，质子做直线运动，所受的电场力方向应向下，故a的电势高于b板的电势故a正确b、c对于质子，由平衡条件得：qv0b=qe，则得v0b=e，可见此式与带电粒子的质量、电荷量、电性无关，所以当电子和也以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，洛伦兹力与电场力也平衡，也沿oo作直线运动，故bc正确d、当以初速度v0垂直于电磁场沿oo从右端入射，洛伦兹力方向向下，电场力方向也向下，它将向下偏转，不可能沿oo作直线运动故d错误故选abc【思路点拨】质子带正电，由左手定则判断洛伦兹力方向，因质子做匀速直线运动，即可判断出电场力方向，从而确定出两极板电势高低由平衡条件列方程，可得到电子和以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，受力也平衡，也做匀速直线运动本题考查对速度选择器原理的理解，关键掌握当洛伦兹力与电场力二力平衡时，粒子才能沿直线通过速度选择器【原创纯word版精品解析】物理卷2015届山东省师大附中高三第一次模拟考试（201409）】19如图所示，在平行金属板a、b间分布着正交的匀强电场和磁场，磁感应强度垂直纸面向里，一个质子以初速度vo垂直于电磁场沿入射，恰能沿运动则：aa的电势高于b板的电势b电子以初速度垂直于电磁场沿从左端入射，仍沿作直线运动c以初速度垂直于电磁场沿从左端入射，仍沿作直线运动d以初速度垂直于电磁场沿从右端入射，仍沿作直线运动【知识点】带电粒子在混合场中的运动k3 k4【答案解析】abc 解析： a、由左手定则判断得知质子所受的洛伦兹力方向向上，质子做直线运动，所受的电场力方向应向下，故a的电势高于b板的电势故a正确b、c对于质子，由平衡条件得：qv0b=qe，则得v0b=e，可见此式与带电粒子的质量、电荷量、电性无关，所以当电子和也以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，洛伦兹力与电场力也平衡，也沿oo作直线运动，故bc正确d、当以初速度v0垂直于电磁场沿oo从右端入射，洛伦兹力方向向下，电场力方向也向下，它将向下偏转，不可能沿oo作直线运动故d错误故选abc【思路点拨】质子带正电，由左手定则判断洛伦兹力方向，因质子做匀速直线运动，即可判断出电场力方向，从而确定出两极板电势高低由平衡条件列方程，可得到电子和以初速度v0垂直于电磁场沿oo从左端入射，受力也平衡，也做匀速直线运动本题考查对速度选择器原理的理解，关键掌握当洛伦兹力与电场力二力平衡时，粒子才能沿直线通过速度选择器【题文】（物理卷2015届江苏省盐城中学高三上学期开学考试（2014.08）10、如图所示，实线表示在竖直平面内的匀强电场的电场线，电场线与水平方向的夹角为，水平方向的匀强磁场与电场线正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动l与水平方向的夹角为，且，则下列说法中正确的是（）a液滴一定做匀速直线运动b液滴一定带正电c电场线方向一定斜向上d液滴也有可能做匀变速直线运动【答案】【知识点】带电粒子在混合场中的运动k3【答案解析】abc 解析： a、带电液滴受竖直向下的重力g、沿电场线方向的电场力f、垂直于速度方向的洛伦兹力f，由于，这三个力的合力不可能沿带电液滴的速度方向，因此这三个力的合力一定为零，带电液滴做匀速直线运动，不可能做匀变速直线运动，故a正确，d错误；b、当带电液滴带正电，且电场线方向斜向上时，带电液滴受竖直向下的重力g、沿电场线向上的电场力f、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力f作用，这三个力的合力可能为零，带电液滴沿虚线l做匀速直线运动，如果带电液滴带负电、或电场线方向斜向下时，带电液滴所受合力不为零，不可能沿直线运动，故bc正确；故选：abc【思路点拨】带电液滴做直线运动，要么合力为零做匀速直线运动，要么所受合力与速度方向在同一直线上，做匀变速直线运动；对带电液滴进行受力分析，然后答题知道液滴沿直线运动的条件是合力为零或所受合力方向与速度方向在同一直线上、对带电液滴正确受力分析，是正确解题的关键【题文】（物理卷2015届河南省开封高级中学等中原名校高三上学期第一次摸底考试（2014.09）12.（18分）如图所示，质量为的导体棒，垂直放在相距为的平行光滑金属轨道上.导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为的平行金属板.和分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻.（1）调节，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流及棒的速率（2）改变，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为、带电量为的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的【答案】【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；带电粒子在混合场中的运动k3 l2 l5【答案解析】（1）（2） 解析：（1）当棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件得： 解得，通过棒的电流为： 由法拉第电磁感应定律得，感应电动势为： 由闭合电路的欧姆定律有： 解得： （2）设棒再次沿导轨匀速下滑时的速度为，则电动势为： 此时的电流为： 由平衡条件得： 平行金属板间的电压为： 对带电粒子由平衡条件得： 解得： 【思路点拨】由电磁感应定律求电动势e=blv、闭合电路欧姆定律求电流i= ，由导体棒受力平衡求速度，由带电粒子的匀速通过电容器求电压，结合闭合电路求速度本题是导体在导轨上滑动和磁流体发电机的综合类型，从力和能量两个角度研究，关键要掌握法拉第定律、欧姆定律、能量守恒等等基本规律，并能正确运用【题文】（物理卷2015届河南省开封高级中学等中原名校高三上学期第一次摸底考试（2014.09）5如图所示，等离子气流（由高温、高压的等电荷量的正、负离子组成）由左方连续不断地以速度v0垂直射入p1和p2两极板间的匀强磁场中.两平行长直导线ab和cd的相互作用情况为：01s内排斥，1s3s内吸引，3s4s内排斥.线圈a内有外加磁场，规定向左为线圈a内磁感应强度b的正方向，则线圈a内磁感应强度b随时间t变化的图象有可能是下图中的【答案】【知识点】带电粒子在混合场中的运动k3 k4【答案解析】c 解析：等离子气流由左方连续不断地以速度v0射入p1和p2两极板间的匀强磁场中，正电荷向上偏，负电荷向下偏，上板带正电，下板带负电，且能形成稳定的电流，电流方向由a到b，01s内互相排斥，13s内互相吸引，34s内互相排斥02s内互相排斥，24s内互相吸引则01s内cd的电流方向由d到c，根据楞次定律判断：磁场方向为正，且大小在减小；13s内cd的电流方向由c到d，根据楞次定律判断：磁场方向为正，且大小在增加或磁场方向为负，大小在减小；34s内d的电流方向由d到c，根据楞次定律判断：磁场为正，大小在减小，或磁场为负，大小在增加，故c正确，a、b、d错误故选：c【思路点拨】根据等离子气流由左方连续不断地以速度v0射入p1和p2两极板间的匀强磁场中，判断出ab的电流方向，根据同向电流相互吸引、异向电流相互排斥，判断出cd的电流方向，从而得出线圈a内磁感应强度的变化解决本题的关键知道同向电流相互吸引，异向电流相互排斥以及掌握楞次定律判读电流的方向【题文】（理综卷2015届广东省深圳市高三上学期第一次五校联考（2014.09）35.（18分）如图所示，内圆半径为r、外圆半径为3r的圆环区域内有垂直纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场。圆环左侧的平行板电容器两板间电压为u，靠近m板处静止释放质量为m、 电量为q的正离子，经过电场加速后从n板小孔射出，并沿圆环直径方向射入磁场，不计离子的重力，忽略平行板外的电场。求：r3rnm-+q,mo（1）离子从n板小孔射出时的速率；（2）离子在磁场中做圆周运动的周期；（3）要使离子不进入小圆区域，电压u的取值范围。【答案】【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力；带电粒子在匀强电场中的运动c2 i3 k2 k3【答案解析】：（1）；（2）（3） (3) 解析： (1)设离子射入匀强磁场时的速率为v，由动能定理得: (2)设离子在磁场中做圆周运动的半径为r,离子所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可可得： 由 得 (3)若离子恰好不进入小圆，设离子与小圆相切时轨道半径为r0，此时轨迹如图所示由几何关系得： 解得： 又 联立解得 【思路点拨】（1）离子在电场中加速，由动能定理可以求出离子的速率（2）由牛顿第二定律求出离子轨道半径，然后求出离子的周期（3）由几何知识求出离子轨道半径，然后由牛顿第二定律求出离子的速度，再由动能定理求出电压本题考查了离子在电场与磁场中的运动，分析清楚离子运动过程是正确解题的前提与关键，应用动能定理、牛顿第二定律即可正确解题，解题时要注意几何知识的应用【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第一次模拟考试（2014.05）20如图所示，mn是纸面内的一条直线，其所在空间充满与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场（场区都足够大），现有一重力不计的带电粒子从mn上的o点以水平初速度v0射入场区，下列有关判断正确的是： a如果粒子回到mn上时速度增大，则该空间存在的一定是电场 b如果粒子回到mn上时速度大小不变，则该空间存在的一定是电场 c若只改变粒子的速度大小发现粒子再回到mn上时与其所成夹角不变，则该空间存在的一定是磁场 d如果只改变粒子的速度大小，发现粒子再回到mn所用的时间不变，则空间存在的一定是磁场【答案】【知识点】带电粒子在混合场中的运动k3 k4【答案解析】ad 解析： a、洛伦兹力对带电粒子不做功，不能使粒子速度增大，电场力可使带电粒子做功，动能增大，故a正确；b、c、若带电粒子以与电场线平行的速度v0射入，粒子返回速率不变，故b错误，c也错误；d、由t=知，粒子在磁场中运动的时间与速率无关，故d项正确故选ad【思路点拨】洛伦兹力不做功，电场力可以做功；粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类似抛体运动本题关键是分电场和磁场两种情况进行分析讨论，抓住匀速圆周运动模型和直线运动模型进行分析讨论【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第三次模拟考试（2014.05）25（19分）在平面直角坐标系xoy的第一象限内有一圆形匀强磁场区域，半径r=01m，磁感应强度b=05t，与y轴、x轴分别相切于a、c两点。第四象限内充满平行于x轴的匀强电场，电场强度e=03 v/m，如图所示。某带电粒子以vo=20m/s的初速度，自a点沿ao1方向射入磁场，从c点射出（不计重力）。（1）带粒子的比荷；（2）若该粒子以相同大小的初速度，自a点沿与ao1成30o角的方向斜向上射入磁场，经磁场、电场后射向y轴，求经过y轴时的位置坐标。【答案】【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动i7 k3 k4【答案解析】：（1）400（c/kg）；（2）（0，-1m） 解析： （1）由题意知粒子的半径r=r=0.1m；由牛顿第二定律得：，解得（2）因粒子的半径没有变化，由几何关系可知它将垂直射入电场中，x方向：；解得 t=0.05s；y方向，解得；则经过y轴时的位置坐标为（0，-1）【思路点拨】由几何知识得到粒子圆周运动的半径，由牛顿第二定律列方程求出比荷；因粒子的半径没有变化，由几何关系知它将垂直射入电场中，做类平抛运动，根据类平抛运动规律求解本题考查了带电粒子在电场和磁场中的运动，关键理清粒子的运动的过程，结合类平抛运动规律，牛顿第二定律等知识进行求解，本题对数学能力的要求较高 【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第二次模拟考试（2014.05）21.如图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个d形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.现分别加速氘核h)和氦核he).下列说法中正确的是 a.氘核h)的最大速度较大b.它们在d形盒内运动的周期相同 c. 氦核he)的最大动能较大d.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能【答案】【知识点】质谱仪和回旋加速器的工作原理k3 k4【答案解析】 bc 解析： a、根据qvbm，得v两粒子的比荷相等，所以最大速度相等故a错误；b、带电粒子在磁场中运动的周期t=，两粒子的比荷相等，所以周期相等故b正确c、最大动能ekmv2，两粒子的比荷相等，但质量不等，所以氦核最大动能大故c正确d、回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期和交流电的周期相同，否则无法加速故d错误故选bc【思路点拨】 带电粒子最后从回旋加速器中出来时的速度最大，根据qvbm ，比较粒子的速度在回旋加速器中的周期t= ，根据周期的公式判断两粒子的周期是否相同求出粒子的最大速度后，根据ekmv2比较最大动能回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期和交流电的周期相同，否则无法加速解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速，磁场偏转来加速粒子以及知道粒子在磁场中运动的周期和交流电的周期相同【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第二次模拟考试（2014.05）25. 如图所示，在纸平面内建立的直角坐标系xoy，在第一象限的区域存在沿y轴正方向的匀强电场现有一质量为m， 电量为e的电子从第一象限的某点p（l，）以初