2018届高三物理复习跟踪演练强化提升第九章磁场第3讲带电粒子在复合场中的运动.docx

带电粒子在复合场中的运动跟踪演练强化提升【课堂达标检测】1. (多选)(2017焦作模拟)某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出),带电小球沿如图所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动,此空间同时存在由A指向B的匀强磁场,则下列说法正确的是()A.小球一定带正电B.小球可能做匀速直线运动C.带电小球一定做匀加速直线运动D.运动过程中,小球的机械能增大【解析】选C、D。由于重力方向竖直向下,空间存在磁场,且直线运动方向斜向下,与磁场方向相同,故不受磁场力作用,电场力必水平向右,但电场具体方向未知,故不能判断带电小球的电性,选项A错误;重力和电场力的合力不为零,故不是匀速直线运动,所以选项B错误;因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同,故小球一定做匀加速运动,选项C正确;运动过程中由于电场力做正功,故机械能增大,选项D正确。【加固训练】带电质点在匀强磁场中运动,某时刻速度方向如图所示,所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反,不计阻力,则在此后的一小段时间内,带电质点将()A.可能做直线运动B.可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能做匀速圆周运动【解析】选C。带电质点在运动过程中,重力做功,速度大小和方向发生变化,洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化,故带电质点不可能做直线运动,也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动,C正确。2. (多选)(2017黄石模拟)如图所示,有一范围足够大的水平匀强磁场,磁感应强度为B,一个质量为m、电荷量为+q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上,环与杆间的动摩擦因数为。现使圆环以初速度v0向上运动,经时间t0圆环回到出发点,不计空气阻力,取竖直向上为正方向,下列描述该过程中圆环的速度v随时间t、摩擦力Ff随时间t、动能Ek随位移x、机械能E随位移x变化规律的图象中,可能正确的是导学号42722215() 【解析】选A、B、D。小圆环向上运动的过程中受重力、洛伦兹力、支持力和向下的滑动摩擦力,向上运动,重力和摩擦力做负功,速度不断减小,洛伦兹力不断减小,支持力减小,故滑动摩擦力减小,合力减小,小圆环做加速度不断减小的减速运动,当速度减为零时,向上的位移最大,摩擦力等于0,而加速度等于重力加速度。小圆环达到最高点后向下运动的过程中受重力、洛伦兹力、支持力和向上的滑动摩擦力,由于速度不断变大,洛伦兹力不断变大,支持力变大,故滑动摩擦力变大,合力减小,小圆环做加速度不断减小的加速运动,当加速度减为零时,速度最大。由以上的分析可知,选项A、B正确;小圆环向上运动的过程中:Ek=Ek0-WG- =Ek0-mgx-Ffx,由于Ff逐渐减小,所以动能的变化率逐渐减小,故C错误;小圆环运动的过程中摩擦力做功使小圆环的机械能减小,向上运动的过程中:E=-Ffx,由于向上运动的过程中Ff逐渐减小,所以机械能的变化率逐渐减小;而向下运动的过程中摩擦力逐渐增大,所以机械能的变化率逐渐增大,故D正确。【金榜创新预测】3.静置的内壁光滑的漏斗处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,漏斗内有一质量为m,电荷量为q的带正电小球,在水平面内沿图示方向做匀速圆周运动,若漏斗侧壁与竖直方向的夹角为,小球的线速度为v,则小球做圆周运动的半径为() A. B. C. D. 【解析】选C。根据左手定则,小球所受洛伦兹力方向沿半径方向向外,受力分析如图, FNsin=mgFNcos-qvB=m 所以:R= 4. 竖直放置的圆筒处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,质量为m的绝缘小球,带电荷量+q,从筒中高H处从静止开始下落,到达管底前,小球做匀速运动,若小球受到的阻力与小球与圆筒间的压力的关系为f=kFN,小球与筒底碰撞后,速度大小不变,方向相反。导学号42722216(1)小球到达管底前瞬间的速度大小是多少?(2)小球最终停在什么位置?小球运动过程中,克服摩擦力做了多少功?【解析】(1)到达管底前,小球做匀速运动,受力平衡:qvB=FN,mg=kFN所以v= (2)由于阻力的存在,小球往复运动,上升的高度越来越小,最后停在圆筒底部,根据动能定理mgH-Wf=0所以Wf=mgH答案:(1) (2)圆筒底部mgH5.如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,水平轨道AD和斜面DC均光滑且绝缘,AD和DC的长度均为L,斜面DC与水平地面间的夹角=60,有一质量为m,电荷量为+q的带电小球(可视为质点)被放在A点,已知在第一象限分布着相互垂直的匀强磁场和匀强电场,电场方向竖直向上,场强大小为E2=mgq ,磁场为水平方向(图中垂直纸面向外),磁感应强度为B;在第二象限分布着沿x轴正方向的水平匀强电场,场强大小为E1=B2qL6m 。现将放在A点的带电小球由静止释放,求: (1)带电小球运动到D点时的速度。(2)带电小球从A点出发到落地过程中所用的时间(小球所带的电荷量不变)。【解题指导】(1)小球在第二象限做匀加速直线运动,在第一象限做匀速圆周运动。(2)小球在第一象限的第一落点可能在轨道DC上,也可能在x轴上。【解析】(1)设小球到达D点的速度为v,由动能定理得qE1L=mv2,因E1= ,则小球到达D点时的速度为v= (2)由L= a ,a= 解得小球从A点到D点所用的时间t1= 由于小球在第一象限所受到的重力与电场力等大反向,所以小球由D点进入第一象限后做匀速圆周运动,由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得:Bqv=m ,则小球运动的轨道半径为R=L如图所示,小球运动的圆心O在OD的连线上,由几何关系可得:OO=OD-R=L