2019届高考物理一轮复习第9章磁场练案27带电粒子在复合场中的运动新人教版.docx

练案27带电粒子在复合场中的运动一、选择题(本题共8小题，15题为单选，68题为多选)1(2018四川省资阳市12月月考)如图所示，长均为d的两正对平行金属板MN、PQ水平放置，板间距离为2d，板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子从MP的中点O垂直于电场和磁场方向以v0射入，恰沿直线从NQ的中点A射出；若撤去电场，则粒子从M点射出(粒子重力不计)。以下说法正确的是(C)A该粒子带负电B该粒子带正电、负电均可C若撤去磁场，则粒子射出时的速度大小为v0D若撤去磁场，则粒子射出时的速度大小为2v0解析若撤去电场，则粒子从M点射出(粒子重力不计)。据左手定则，粒子带正电，故AB两项均错误；若撤去电场，则粒子从M点射出(粒子重力不计)qv0B，r，解得B，有正交的匀强电场和匀强磁场时，带电粒子从MP的中点O垂直于电场和磁场方向以v0射入，恰沿直线从NQ的中点A射出qEqv0B可得Ev0B，若撤去磁场dv0t，vyt2v0，所以粒子射出时的速度vv0，综上C正确，D错误。2(2018湖南省衡阳八中高三实验班质检)一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连，高频交流电周期为T，下列说法正确的是(A)A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子解析A由qvB得v，当rR时，v最大，v，由此可以知道质子的最大速度随B、R的增大而增大，故A正确；B由qvB得v，当rR时，v最大，v，由此可以知道质子的最大速度只与粒子本身的荷质比，加速器半径和磁场大小有关，与加速电压无关，故B错误；C考虑到狭义相对论，任何物体速度不可能超过光速，故C错误；D此加速器加速电场周期T，加速粒子时T，两个周期不同，不能加速粒子，故D错误。3(2018河南省南阳市高三上学期第五次月考)如图所示，、是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道，K为轨道最低点，处于匀强磁场中，和处于匀强电场中，三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点K的过程中，下列说法正确的是(A)A在K处球a速度最大B在K处球b对轨道压力最大C球b需要的时间最长D球c机械能损失最多解析对a小球受力分析可知，FaqvBmgm，所以FamgqvB；对b球受力分析可得，Fbmgm，所以Fbmgm；对c球受力分析可知Fcmgm，所以Fcmgm；由于a球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；b球受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小最小，所以b球的运动的时间也长，所以A错误C正确；c球受到的电场力对小球做正功，到达最低点时球的速度大小最大，所以c球的机械能增加，c球对轨道压力最大，所以B错误，D错误。4(2018河北省巨鹿县高三上学期期中试题)如图所示，a、b为竖直正对放置的平行金属板构成的偏转电场，其中板带正电，两板间的电压为U，在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQ，PQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为B，一带正电粒子以速度v0从两板中间位置与a、b平行方向射入偏转电场，不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间后又从PQ边界上的N点射出磁场，设M、N两点距离为(M、N点图中未画出)，从N点射出的速度为，则以下说法中正确的是(D)A只增大带电粒子的比荷大小，则减小B只增大偏转电场的电压U的大小，则减小C只减小初速度v0的大小，则不变D只减小偏转电场的电压U的大小，则不变解析粒子在电场中，水平方向vxt；竖直方向Lv0t，vyv0；v，解得v，则只增大带电粒子的比荷大小，则v增大，选项A错误；只增大偏转电场的电压U的大小，则E变大，v变大，选项B错误；减小初速度v0的大小，则导致进入磁场的速度减小，由半径公式R可知，导致半径减小，则x也减小，故C错误；减小偏转电场的电压U的大小，设速度与磁场边界的夹角为，则由半径公式R，结合几何关系，可得：x2Rsin，则会导致x不变，故D正确；故选D。5(2018河南省郑州市月考)物理学家霍尔于1879年在实验中发现。当电流垂直于磁场通过导体或半导体材料左右两个端面时，在材料的上下两个端面之间产生电势差，这一现象被称为霍尔效应，产生这种效应的元件叫霍尔元件，在现代技术中被广泛应用。如图为霍尔元件的原理示意图，其霍尔电压U与电流I和磁感应强度B的关系可用公式UHkH表示，其中kH叫该元件的霍尔系数。根据你所学过的物理知识，判断下列说法正确的是(D)A霍尔元件上表面电势一定高于下表面电势B公式中的d指元件上下表面间的距离C霍尔系数kH是一个没有单位的常数D霍尔系数kH的单位是m3s1A1解析若霍尔元件为电子导体，应用左手定则可知电子向上偏，上表面电势低，A错误；电荷匀速通过材料，有qqvB，其中L为上下两表面间距，又IneSvne(Ld)v，其中d为前后表面间距，联立可得UH，其中d为前后表面之间的距离，n为材料单位体积内的电荷数，e为电荷的电荷量，则B错误；由以上分析可知kH，可知kH单位为m3s1A1，C错误 ，D正确。6(2018山东省济南外国语高三12月月考)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B，在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球，不考虑两带电小球间的相互作用，两小球所带电荷量始終不变，关于小球的运动，下列说法正确的是(AB)A沿ab、ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动B若沿ab运动的小球做直线运动，则该小球带正电，且一定是匀速运动C若沿ac运动的小球做直线运动，则该小球带负电，可能做匀加速运动D两小球在运动过程中机械能均保持不变解析沿ab抛出的带电小球，根据左手定则及正电荷的电场力的方向与电场强度方向相同可知，只有带正电，才能平衡，而沿ac方向抛出的带电小球，由上分析可知，小球带负电时，才能做直线运动，因速度影响洛伦兹力大小，所以是直线运动，必然是匀速直线运动，故AB正确，C错误；在运动过程中，因电场力做功，导致小球的机械能不守恒，故D错误。7(2018湖北荆门检测)如图所示，绝缘光滑斜面与水平面成角，质量为m、带电荷量为q(q0)的小球从斜面上h高度处以初速度为v0沿着平行于斜面底边MN方向射出，整个装置处在平行斜面向上的匀强磁场中，如果斜面足够大，且小球能够沿斜面到达底边MN。已知重力加速度为g，则下列判断正确的是(BD)A匀强磁场磁感应强度的取值范围为0BB匀强磁场磁感应强度的取值范围为0BC小球在斜面上做变加速曲线运动D小球达到底边MN的时间t解析对小球受力分析，受重力、支持力、洛伦兹力，根据左手定则可知，洛伦兹力垂直斜面向上，即使速度变化，也不会影响小球受到的合力，小球做匀变速曲线运动，沿着斜面方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，则小球的加速度a，再由运动学公式，小球到达底边MN的时间t，故C项错误，D项正确；根据小球能够沿斜面到达底边MN，则小球受到的洛伦兹力0Fqv0Bmgcos；解得磁感应强度的取值范围为0B，故A项错误，B项正确。8(2018吉林省百校联盟月考)如图所示，虚线所围矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。某一粒子以最小速度v从ab边的中点O处垂直于磁场射入，当方向垂直于ab时，恰能从ab边穿出。若在此矩形区域内只存在竖直向下的匀强电场，使该粒子以原来的初速度在O处垂直于电场方向射入，通过该区域后从距d点l处穿出，已知此粒子的质量为m，电荷量为q，其重力不计；ab边长为2l，ad边长为4l，则下列说法中正确的是(AD)A匀强磁场的磁感应强度大小与匀强电场的电场强度大小之比为B匀强磁场的磁感应强度大小与匀强电场的电场强度大小之比为C粒子穿过磁场和电场的时间之比D粒子穿过磁场和电场的时间之比解析当带电粒子恰能从ab边穿出，则圆弧与ad相切，从几何关系可得2Rl，qvBm，解得B，粒子在磁场中运动的时间t1；当矩形区域内只有电场时，因ad为4l，带电粒子在电场中做类平抛运动，水平方向有3lvt，所以，t2，竖直方向有lat2，由牛顿第二定律得a，解得E，所以，选项AD正确。二、非选择题9(2018长春市普通高中监测(一)如图所示，在xOy平面的y轴左侧存在沿y轴正方向的匀强电场，y轴右侧区域I内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B1的匀强磁场，区域I、区域的宽度均为L，高度均为3L。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从坐标为(2L，L)的A点以速度v0沿x轴正方向射出，恰好经过坐标为(0，(1)L)的C点射入区域I。粒子重力忽略不计。(1)求匀强电场的电场强度大小E；(2)求粒子离开区域时的位置坐标；(3)要使粒子从区域的上边界离开磁场，可在区域内加垂直于纸面向里的匀强磁场。试确定磁感应强度B的大小范围，并说明粒子离开区域时的速度方向范围。答案：(1)E(2)(L,0)(3)B速度方向与x轴正方向夹角在120到180之间解析(1)由题意可知，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，运动轨迹如答图所示，则有2Lv0tLat2a联立解得E(2)设带电粒子在C点时沿y轴正方向的速度为vyvyat解得vyv0。可知vv0，即带电粒子从C点离开时的速度方向与x轴正方向的夹角为45带电粒子进入区域后做匀速圆周运动，轨迹如答图所示，由qvB1解得RL由几何关系知，带电粒子离开区域时的位置坐标为(L,0)(3)如答图所示，根据几何关系可知，带电粒子从区域的上边界离开磁场时的运动轨迹半径满足LrL由qvB解得B设带电粒子离开区域时速度方向与x轴正方向夹角为，根据几何关系可知12018010(2018山东滨州检测)如图，与水平面成37倾斜轨道AB，其延长线在C点与半圆轨道CD(轨道半径R1m)相切，全部轨道为绝缘材料制成且位于竖直面内。整个空间存在水平向左的匀强电场，MN的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为0.4kg的带电小球沿斜面下滑，至B点时速度为vBm/s，接着沿直线BC(此处无轨道)运动到达C处进入半圆轨道，进入时无动能损失，且刚好到达D点。(不计空气阻力，g取10m/s2，cos370.8)求：(1)小球带何种电荷。(2)小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功。(3)设小球从D点飞出时磁场消失，求小球离开D点后的运动轨迹与直线AC的交点到C点的距离。答案：(1)正电荷(2)27.6J(3)2.26m解析(1)小球从B运动到C做直线运动，受力如图，电场力方向与电场强度方向相同，则