2019届高考物理专项复习训练：10带电粒子在组合场、复合场中的运动

1、训练 10 带电粒子在组合场、复合场中的运动 一、选择题（本大题共 8 小题，每小题 8 分，共 64 分第 15 题只有一项符 合题目要求，第 68 题有多项符合题目要求.） 覆 I + + + * I X X冥毋 X 1 如图所示，水平放置的平行金属板 a、b 带有等量异种电荷，a 板带正电， 两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动， 其运动的方向是（） A 沿竖直方向向下 B 沿竖直方向向上 C.沿水平方向向左 D 沿水平方向向右 解析：A 项，重力向下，电场力向下，洛伦兹力向右，合力与速度不共线， A 错误；B 项，竖直方向向上运动，重力向下，电场力向下

2、，洛伦兹力向左，合力与 速度不共线，B 错误；C 项，重力向下，电场力向下，洛伦兹力向下，合力与速度 不共线，C 错误；D 项，重力向下，电场力向下，当三力平衡时，液滴做匀速直线 运动，D 正确. 答案：D B 2.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相 连接的两个 D 形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通 过狭缝时都能得到加速，两 D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中， 如图所示, 要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是 （） A.增大匀强电场间的加速电压 B .增大磁场的磁感应强度 C.减小狭缝间的距离 D .减小 D 形金属盒的

3、半径 解析：回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，粒子射出时的轨道 2 半径恰好等于 D 形盒的半径，根据 qvB= mR 可得，v =七，因此离开回旋加速器 R m 时的动能 Ek = mv2 = q ，可知 Ek与加速电压无关，与狭缝距离无关， A、C 错误；磁感强度越大，D 形盒的半径越大，动能越大，B 正确，D 错误. 答案：B 3. 如图所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝 S 射入磁感应强度为 B2的 匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为 Ri : R2= 1 : 2,则下列说法正确的是 () A 离子的速度之比为 1 : 2 B .离子的电荷量之比为 1 : 2 C.

4、离子的质量之比为 1 : 2 D .以上说法都不对 解析：因为两粒子能沿直线通过速度选择器，则 qvB1 = qE,即v = j|,所以 mv m1 m2 R1 1 两离子的速度相同，选项 A错误；根据R= qB2，则亍：鼻=R2=2 故选项B、C 错误，D正确. 答案：D 4. 如图所示，质量为 m 的带电滑块，沿绝缘斜面匀速下滑.当带电滑块滑到有 着理想边界的、方向竖直向下的匀强电场区域时，滑块的运动状态为 (静电力小于 重力)() A .将减速下滑 B .将加速下滑 C.将断续匀速下滑 D .上述三种情况都有可能发生 解析：设斜面与水平方向的夹角为 9,则在滑块未进入电场区域时匀速下滑，

5、 有mgsin A卩 mgos9,得 sin 9= QOS9;滑块进入电场区域后，将受到竖直方向上的 静电力qE，若滑块带正电，有(mg+ qE)sin 9= Kmg+ qE)cos9;若滑块带负电，有 (mg qE)sin 9= Kmg qE)cos 9,所以只有选项 C 正确. 答案：C 5. 平行板电容器竖直放置，A 板接电源正极，B 板接电源负极，在电容器中加匀 强磁场，磁场方向与电场方向垂直，如图所示，从 A 板中间的小孔 C 入射一批带 正电的微粒，入射的速度大小、方向各不相同(入射速度方向与磁场方向垂直，且 与电场方向夹角小于 90,微粒重力不能忽略，则微粒在平行板 A、B 间运

6、动过程 中（） A 所有微粒的动能都将增加 B 所有微粒的机械能都将不变 C 有的微粒可能做匀速直线运动 D 有的微粒可能做匀速圆周运动 解析：微粒在 A、B 间运动过程中受到重力、电场力和洛伦兹力作用，其中洛 伦兹力方向始终与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，但电场力会做功，微粒机械 能可能变化，B 错；若微粒初速度方向斜向右上方，则洛伦兹力的方向斜向左上方， 当洛伦兹力与电场力、重力平衡时，微粒做匀速直线运动， A 错，C 对；由于重力 不可能与电场力平衡，故微粒不可能由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动， D 错. 答案：C 6. （2015 江苏咼考） -4 - 一带正电的小球向右水平抛入范

7、围足够大的匀强电场中，电场方向水平向 左不计空气阻力，则小球（） A .做直线运动 B .做曲线运动 C.速率先减小后增大 D .速率先增大后减小 解析：小球运动时受重力和电场力的作用，合力 F 方向与初速度 vo方向不在 一条直线上，小球做曲线运动，选项 A 错误，选项 B 正确.将初速度 vo分解为垂 直于 F 方向的 V1和沿 F 方向的 V2，根据运动与力的关系， V1的大小不变， V2先减 小后反向增大，因此小球的速率先减小后增大，选项 C 正确，选项 D 错误. 答案：BC 7. 如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场 中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑

8、的而且绝缘，两个相同的带正电小球同 时从两轨道左端最高点由静止释放， a b 为轨道的最低点，则正确的是（） A .两小球到达轨道最低点的速度 VaVb B .两小球到达轨道最低点时对轨道的压力 FaFb C. 小球第一次到达 a 点的时间大于小球第一次到达 b 点的时间 D. 在磁场中小球能到达轨道的另一端， 在电场中小球不能到达轨道的另一端 解析：小球在磁场中时，由最高点到最低点只有重力做功，而洛伦兹力不做 功；在电场中，由最高点到最低点除重力做功外，电场力做负功，根据动能定理 可知，两小球到达轨道最低点的速度 VaVb，选项 A 正确；两小球到达轨道最低点 2 2 时，由牛顿第二定律可得

9、 Fa Bqva mg= mR，Fb mg= mR，故 FaFb，选项 B 正确；由于小球在磁场中运动时，磁场力总是指向圆心，对小球不做功，整个过 程中小球的机械能守恒，而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功，到达 最低点时的速度较小，所以在电场中运动的时间也长，故 C 错误；由于小球在磁 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，所以小球可以 到达轨道的另一端，而电场力对小球做负功，所以小球在达到轨道另一端与初位 置等高的点之前速度就减为零了，故不能到达轨道的另一端，故 D 正确. 答案：ABD 8. 如图所示，空间中存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，

10、在该区域中有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球. 0 点 为圆环的圆心，a、b、c、d 为圆环上的四个点，a 点为最高点，c 点为最低点，b、 0、d 三点在同一水平线上，已知小球所受电场力与重力大小相等.现将小球从环 的顶端 a点由静止释放，则下列判断正确的是（） A .小球能越过 d 点并继续沿环向上运动 B .当小球运动到 d 点时，不受洛伦兹力作用 C. 小球从 d 点运动到 b 点的过程中，重力势能减小，电势能减小 D. 小球从 b 点运动到 c 点的过程中，经过弧 bc 中点时速度最大 解析：电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方，与 ab 平行，由于 合力

11、是恒力，将其等效为新的重力，此时 bc 弧的中点相当于“最低点”，小球在 此处速度最大，D 对；若小球从 a 点由静止释放，则小球不可能越过 d 点，A 错; 当小球运动到d 点时，速度为零，故不受洛伦兹力，B 对；由于 d、b 等高，故小 球从 d 点运动到 b点的过程中，重力势能不变，C 错. 答案：BD 二、计算题（本大题共 2 小题，共 36 分.需写出规范的解题步骤） 9.2016 北京卷如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面 的方向射入偏转电场，并从另一侧射出.已知电子质量为 m，电荷量为 e，加速电 场电压为U。.偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为 U,极板长度

12、为 L,板间距 为 d. (1) 忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度 V0和从电场射出时沿 垂直板面方向的偏转距离 y 分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法在解决 (1)问时忽略了 电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因.已知 U 二 2.0X 102 V ,d = 4.0X10 2 - 31 -19 2 m, m= 9.1X 10 kg, e= 1.6X 10 C, g= 10 m/s . (3)极板间既有静电场也有重力场.电势反映了静电场各点的能的性质，请写 出电势的定义式.类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势” 帕的概念， 并简要说明电势和“重力势”的共同特

13、点. 解析：本题主要考查带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动、电势的定义 等，意在考查学生对相关知识的理解和应用能力. 1 2 (1) 根据功和能的关系，有eU=mvo 电子射入偏转电场的初速度 V0 = 在偏转电场中，电子的运动时间 o 1 eU o _UL_ 2 dm( A)t= 4U0d (2) 考虑电子所受重力和电场力的数量级，有 十., 29 重力 G= mg10- N 电场力 F= eU10-15 N 由于 F? G，因此不需要考虑电子所受重力. Ep q 由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在 电势和重力势 柜都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的

14、因素决定. 由于 F? G，因此不需要考虑电子所受重力 (3) mG电势和重力势帕都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因 素决定 10.2eU0 7 右 电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能 Ep与其电荷量 q 的比值，即 某点的重力势能 EG与其质量 m 的比值，叫做 “重力EG m 答案: (1) 2ev0 UL2 4U0d 、， 1 o 偏转距离尸 qa( t = 如图所示，真空中竖直条形区域I存在垂直纸面向外的匀强磁场，条形区域 U存在水平向左的匀强电场，磁场和电场宽度均为 L 且足够长，图中虚线是磁场 与电场的分界线，M、N 为涂有荧光物质的竖直板，质子打在 M、N 板上被吸

15、附而 发出荧光.现有一束质子从 A 处以速度 v 连续不断地射入磁场，入射方向与 M 板 成 60夹角且与纸面平行，已知质子质量为 m，电荷量为 q，不计质子重力和相互 作用力，求： (1)若质子垂直打在 N 板上，I区磁场的磁感应强度 Bi; 在第问中，调节电场强度的大小，N 板上的亮斑刚好消失时的场强 E; mV，要使M板出现亮斑，I区磁场的最小磁感应 8qL 强度 B2. 解析: (1)洛伦兹力提供向心力， 2 mv mv qvB= ，解得 r = qB 若质子垂直打在 N 板上，质子出磁场时须与磁场的右 边界垂直，如图甲所示，由几何关系得 ricos60 = L L ri = 尸 2L cos60 mv mv i区磁场的磁感应强度为 Bi=qn=2qi qri 2qL (2) 质子进入电场后逆着电场线做匀减速直线运动，调节电场强度的大小， N 一 一 1 2 板上的亮斑刚好消失时，质子的速度刚好减为零，由动能定理得一 qEL= 0 2mv 若区域U的电场强度 E= 甘；* - iN IT M N A 甲 2 mv N板上的亮斑刚好消失时的场强为E=2qi (3) 设质子从磁场进入电场时速度方向与虚线边界间的夹角为 0,进入