【状元之路】高考物理二轮复习钻石卷 带电粒子在复合场中的运动（含13年各地联考、模拟试题）.doc

高考专题训练带电粒子在复合场中的运动时间：40分钟 分值：100分1.(2013北京市东城区联考)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为a、b束，下列说法中正确的是()a组成a、b束的离子都带负电b组成a、b束的离子质量一定不同ca束离子的比荷大于b束离子的比荷d速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外解析由左手定则可知，组成a、b束的离子都带正电，选项a错误经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，离子速度相等，在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径不同，由r可知组成a、b束的离子比荷一定不同，质量有可能相同，a束离子的比荷大于b束离子的比荷，选项b错误，c正确由于离子带正电，所受电场力向右，所受洛伦兹力一定向左，由左手定则，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里，选项d错误答案c2.(多选题)(2013广东省汕头市期末)如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(b)和匀强电场(e)组成的速度选择器，然后粒子通过平板s上的狭缝p，进入另一匀强磁场(b)，最终打在a1a2上下列表述正确的是()a粒子带负电b所有打在a1a2上的粒子，在磁场b中运动时间都相同c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于d粒子打在a1a2上的位置越靠近p，粒子的比荷越大解析粒子在匀强磁场b中向左偏转，根据左手定则可知粒子带正电，选项a错误；打在a1a2上的粒子的运动时间t，与粒子的比荷有关，粒子的比荷不同，在磁场b中运动时间不同，选项b错误；粒子在复合场中做直线运动，eqbvq，所以v，选项c正确；粒子打在a1a2上的位置越靠近p，粒子在磁场b中做圆周运动的轨道半径r越小，根据r可得，所以粒子的比荷越大，选项d正确答案cd3(2013江西省宜春市五校高三联考)如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的o点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的o点(图中未标出)穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由o点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()a穿出位置一定在o点下方b穿出位置一定在o点上方c运动时，在电场中的电势能一定减小d在电场中运动时，动能一定减小解析若粒子b带正电荷，其向下偏转做类平抛运动，穿出位置一定在o点下方，相反，若其带负电荷，其向上偏转做类平抛运动，穿出位置一定在o点上方，选项a、b错误；在电场中运动时，电场力做正功，动能一定增大，电势能一定减小，选项c正确，d错误答案c4(多选题)(2013云南省昆明市质检)如图所示的电路中，电源电动势为e、内阻为r，两平行金属板间有匀强磁场开关s闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速度v匀速穿过两板若不计重力，以下说法正确是()a如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动b保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子可能向上偏转c保持开关闭合，将滑片p向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出d保持开关闭合，将滑片p向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出解析如果将开关断开，粒子将在洛伦兹力作用下偏转，选项a错误保持开关闭合，将a极板向下移动一点，电容增大，电容器充电，两极板之间电场强度增大，粒子所受电场力增大，粒子可能向上偏转，选项b正确保持开关闭合，将滑片p向上滑动一点，平行金属板间电压降低，粒子所受电场力小于洛伦兹力若粒子带负电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项c正确保持开关闭合，将滑片p向下滑动一点，平行金属板间电压升高，粒子所受电场力大于洛伦兹力若粒子带正电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项d正确答案bcd5(2013安徽二校联考)如图所示，在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域磁场的磁感应强度为b，方向水平并垂直纸面向里一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v的匀速圆周运动，重力加速度为g.(1)求此区域内电场强度的大小和方向；(2)若某时刻微粒在场中运动到p点时，速度与水平方向的夹角为60，且已知p点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离；(3)当带电微粒运动至最高点时，将电场强度的大小变为原来的(不计电场变化对原磁场的影响)，且带电微粒能落至地面求带电微粒落至地面时的速度大小解析(1)微粒所受的电场力和重力等大反向，因此电场强度的方向竖直向上，mgqe，即e(2)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式，qvb，解得r由几何关系可知，该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离hm(3)电场力变为f电，带电微粒从最高点运动至地面的过程中，只有重力和电场力做功设微粒落地时速度大小为vt，由动能定理，mghmf电hmmvmv2，解得vt 答案(1)，方向竖直向上(2)(3) 6.(2013山东省潍坊市一模)如图所示，在xoy坐标系中，x轴上n点到o点的距离是12 cm，虚线np与x轴负向的夹角是30.第象限内np的上方有匀强磁场，磁感应强度b1t，第象限有匀强电场，方向沿y轴正向一质量m81010 kg、电荷量q1104 c的带正电粒子，从电场中m(12，8)点由静止释放，经电场加速后从n点进入磁场，又从y轴上p点穿出磁场不计粒子重力，取3，求：(1)粒子在磁场中运动的速度v；(2)粒子在磁场中运动的时间t；(3)匀强电场的电场强度e.解析(1)粒子在磁场中的轨迹如图，由几何关系，得粒子做圆周运动的轨道半径r12 cm0.08 m由qvbm得v104 m/s.(2)粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为120，则有t1.6105 s.(3)由qedmv2得e5103 v/m.答案(1)104 m/s(2)1.6105 s(3)5103 v/m7.(2013北京市东城区示范校联考)如图所示，现在有一个小物块，质量为m80 g，带上正电荷q2104 c与水平的轨道之间的动摩擦因数0.2，在一个水平向左的匀强电场中，e4103 v/m，在水平轨道的末端n处，连接一个光滑的半圆形轨道，半径为r40 cm，取g10 m/s2，求：(1)小物块恰好能够运动到轨道的最高点l，那么小物块应该从水平轨道哪个位置释放？(2)如果在上小题的位置释放小物块，当它运动到p(轨道中点)点时轨道对它的支持力等于多少？(3)同位置释放，当物体运动到n点时，突然撤去电场，撤去电场的同时，加一匀强磁场，磁感应强度b2 t，方向垂直纸面向里，能否运动到l点？请说明理由如果最后能落回到水平面mn上，则刚到达mn时小物块的速度大小为多少？解析(1)物块能通过轨道最高点的条件是mgm，v2 m/seqsmgsmv2mg2r解得s1.25 m(2)物块到p点时mv2mgreqrmvvp2 m/s，fneq，fn4.8 n(3)能达到因为洛伦兹力不做功，到达最高点速度仍为v2 m/s，所受洛伦兹力背离圆心，轨道对小物块会产生向下的支持力，所以能到达最高点l.落回到mn水平面时，重力做功为零，洛伦磁力做功为零，所以速度的大小vt等于第一次经过n点时的速度大小eqsmgsmvvtvn2 m/s答案(1)1.25 m(2)4.8 n(3)能达到，2 m/s8(2013广东省韶关市调研)如图所示，两块很大的平行导体板mn、pq产生竖直向上的匀强电场，两平行导体板与一半径为r的单匝线圈连接，在线圈内有一方向垂直线圈平面向里、磁感应强度变化率为的磁场b1，在两导体板间还存在有理想边界的匀强磁场，该磁场分为、两个区域，其边界为mn、st、pq，磁感应强度的大小均为b2，方向如图区域高度为d1，区域高度为d2；一个质量为m、电量为q的带正电的小球从mn板上方的o点由静止开始下落，穿过mn板的小孔进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，区域的高度d2足够大，带电小球在运动中不会与pq板相碰，重力加速度为g，求：(1)线圈内磁感应强度的变化率；(2)若带电小球运动后恰能回到o点，求带电小球释放时距mn的高度h；(3)若带电小球从距mn的高度为3h的o点由静止开始下落，为使带电小球运动后仍能回到o点，在磁场方向不改变的情况下对两导体板之间的匀强磁场作适当的调整，请你设计出两种方案并定量表示出来解析(1)带电小球进入复合场恰能做匀速圆周运动，则电场力与重力平衡，得mgqe，所以，.(2)只有小球从进入磁场的位置离开磁场，做竖直上抛运动，才能恰好回到o点，由于两个磁场区的磁感应强度大小相等，所以半径都为r，由图可知o1o2o3是等边三角形mghmv2qvb2mrd1解得h.(3)方案一：改变磁感应强度b2由h，可知要使h变为3h，应使b2b2.方案二：改变磁场的宽度d1由h可知，要使h变为3h，应使d1d1由于mgqe的条件必须得到满足，因此必须满足d1d2d1d2(否则两导体板间的电压会发生变化)，所以：d2d1d2d2(1)d1d2d2(1)d1.答案(1)(2)(3)见解析9(2013辽宁省五校协作体二模)如图甲所示，光滑、绝缘直角三角形斜面mon固定在水平地面上，on边长s12 m，37；虚线左、右空间存在磁感应强度为b1(t)、b2(t)的匀强磁场，方向分别垂直于纸面向外、向里；整个空间存在着竖直方向的、随时间交替变化的匀强电场(如图乙所示，竖直向上方向为正方向)在距o点l(m)处的p点有一物块抛射器，在t0时刻将一质量为m、带电荷量为q(q0)的小物块(可视为质点)抛入电磁场，小物块恰好能在o点切入on斜面设小物块在on面上滑行时无电荷损失且所受洛伦兹力小于2mgcos，求：(1)小物块抛出速度的大小；(2)小物块从抛出到运动至n点所用时间解析(1)t0时刻小物块进入电磁场，由乙图知，电场方向向上，且有eqmg，所以小物块在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动小物块恰好由o点切入斜面，小物块被抛出时的速度方向必垂直于mo，设此过程中小物块运动的时间为t1，有qbv，t，r，t1代入数据解得，小物块的抛出速度的大小v6m/s，运动周期t1 s，在磁场b1中运动的时间t10.5 s.(2)小物块切入on时，电场方向变为向下，有(mgeq)sinma，将e代入，解得a12 m/s2当电场变为竖直向上后小物块正好做一个完整的圆周运动，然后电场方向又变为竖直向下，小物块继续沿斜面以a12 m/s2的加速度下滑，故设小物块在斜面上滑行的总时间为t2，则有svt2at代入数据得t21 s(t22 s舍去)分析知，小物块沿斜面下滑0.5 s后，做一个完整的圆周运动，然后又沿斜面下滑0.5 s到达n点，设做圆周运动的时间是t3，因为t，t，又b22b1，所以t，则t3t0.5 s小物块从p点运动到n点所用时间为tt1t2t32.0 s.答案(1)6 m/s(2)2.0 s10.(2013浙江省五校联考)如图所示，方向垂直纸面向里的匀强磁场的边界是一个半径为r的圆，圆心o1在x轴上，oo1距离等于圆的半径虚线mn平行于x轴且与圆相切于p点，在mn的上方是正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的大小为e，方向沿x轴的负方向，磁感应强度为b，方向垂直纸面向外有一群相同的正粒子，以相同的速率，在纸面内沿不同方向从原点o射入第象限，粒子的速度方向在与x轴成30角的范围内，其中沿x轴正方向进入磁场的粒子经过p点射入mn后，恰好在正交的电磁场中做直线运动粒子的质量为m，电荷量为q(不计粒子的重力)求：(1)粒子的初速率；