2018版高考物理一轮总复习第9章磁场第3讲带电粒子在复合场中的运动

1、带电粒子在复合场中的运动/上 时间：4545 分钟满分：100100 分、选择题（本题共 8 8 小题，每小题 6 6 分，共 4848 分。其中 1 15 5 为单选，6 68 8 为多选）1.1.20172017 陕西宝鸡质检 如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为 倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。现将甲、乙、丙三个小球从轨道AB上的同一高度处由静止释放，都能通过圆形轨道的最高点。已知甲、乙、丙三个小球的质量相同，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电。则（）A.由于到达最高点时受到的洛伦兹力方向不同，所以到达最高点时，

2、 三个小球的速度不 等B.经过最高点时，甲球的速度最小C.经过最高点时，甲球对轨道的压力最小D.在轨道上运动的过程中三个小球的机械能不守恒答案 C C解析 洛伦兹力不做功，只有重力做功，三个小球的机械能守恒，到达最高点时，三个 小球的速度相等，选项 A A B B、D D 错误；三个小球在最高点的向心力大小相等，甲球带正电， 在最高点受到的洛伦兹力方向向下，所以甲球对轨道的压力最小，选项C C 正确。2.2.20162016 吉林模拟 如图所示，一带电塑料小球质量为m用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为6060,水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰

3、为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为（）A A. 0 0B.2 2mgD.6 6mg2C.4 4mg答案 C C31 12解析 设小球自左方摆到最低点时速度为v,则-m2=mgL1 1 coscos 6060 ），此时qvBmg2V,=m，当小球自右方摆到最低点时，2v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，FTmg- qvB=mj-,得FT=4 4mg故 C C 正确。3 3 如图所示为一个质量为m电荷量为+q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑 动，细杆处在磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度 则圆环克服摩擦力做的功不可能为 （XA A. 0 012B.=B.=mv2 23

4、 2C C 皿C.2 2q2E2答案 C C上22.DM mg)D.2D.2mvoq2B2解析 若圆环所受洛伦兹力等于重力，圆环对粗糙细杆压力为零，摩擦力为零，圆环克 服摩擦力做的功为零，选项 A A 正确；若圆环所受洛伦兹力不等于重力，圆环对粗糙细杆压力 不为零，摩擦力不为零，圆环以初速度Vo向右做减速运动。若开始圆环所受洛伦兹力小于重1 12力，则一直减速到零，圆环克服摩擦力做的功为q qmV，选项 B B 正确；若开始圆环所受洛伦兹 力大于重力，则减速到洛伦兹力等于重力达到稳定，稳定速度4 4.如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过该导体时

5、，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实例系数K称为霍尔系数。设载流子的电荷量为q,下列说法正确的是（）B.B.导体上表面的电势一定大于下表面的电势Vo向右运动直至处于平衡状态,V=器由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功为Wf fmV 2 2mV= J Jmv0專,2 22 22q B 选项 C C 错误,D D 正确。验表明：当磁场不太强时，电势差U电流I和磁感应强度B的关系为:IBU= K，式中的比dA A.载流子所受静电力的大小41 1C C 霍尔系数为K=nq,其中n为导体单位长度上的电荷数答案 D DUU解析 导体中的电场强度E=和 载流子所受电场力F=Eq=qh

6、，A A 项错误；由左手定则可知，载流子受到的洛伦兹力向上，由于载流子的电性不确定，B B 项错误；稳定时，电场力U与洛伦兹力相等，即qvB= qh? ?U= Bhv，又电流的微观表达式：1=nqSv=nqhdv,解两式得：U=，式中n为单位体积内的电荷数，C C 项错误；由F洛=Bqv=, D D 项正确。nqdnhd5 5如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b相距为d,a、b间的电场强度为E,今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度vo竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板进入be区域，be区域的宽度也为d,所加匀强电场的

7、场强大小为E,方向竖直向上，所加匀强磁场磁感应强度 方向垂直纸面向里，磁感应强度大小等于上，重力加速度为g,则下列关于微粒运动的说法Vo不正确的是（）ah E嗽-( (1 -( (I *B.微粒在be区域中做匀速圆周运动，圆周半径r= 2 2dD.载流子所受洛伦兹力的大小BIF洛=而其中n为导体单位体积内的电荷数A A.微粒在ab区域的运动时间为Vog5答案 C C解析 将粒子在电场中的运动沿竖直和水平正交分解，沿水平方向做匀加速运动有v0=C.微粒在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为nd6 6V0D.微粒在ab、bc区域中运动的总时间为n + bd3 3v062VoVoat,沿竖直方向做匀

8、减速运动，末速度为零，有vo=gt,d= 2 2g,计算得a=g,t =-g, A A 选2亠, 一 ，一mv mv亠项正确；粒子在复合场中做匀速圆周运动，Bqvo=得r=qB，得r= 2 2d, B B 选项正确；由Td几何关系可知，做圆周运动的圆心角为 3030,在复合场中的运动时间t2= =n-,C选项12123 3Vod2 2dn+百d错误；在电场中的运动时间t1= =一故总时间t=t1+t2=, D D 选项正确。VxVo3 3Vo6.6. 20172017 安徽六校联考 地面附近空间中存在着纸面内水平方向的匀强电场（图中未画C.如果水平电场方向向右，油滴是从N点运动到M点D.如果水

9、平电场方向向右，油滴是从M点运动到N点答案 BCBCX M XhXxEX沁、.X%x/ qvBXX- *f1r Eg解析 根据做直线运动的条件和受力情况 （如图所示）可知，如果油滴带正电，由左手定 则判断可知，油滴只能从M点运动到N点，故 A A 错误，B B 正确；如果水平电场方向向右，若 油滴带正电，油滴所受的合力不可能为零，速度变化，洛伦兹力也随之变化，油滴做曲线运 动，若油滴带负电，油滴是从N点运动到M点，故 C C 正确，D D 错误。7.7.磁流体发电是一出）和垂直于纸面向里的匀强磁场直线MN!动。由此可以判断（如图所示），一个带电油滴沿着一条与竖直方向成a角的A A.如果油滴带正

10、电，它是从B B.如果油滴带正电，它是从N点运动到M点M点运动到N点XXXXB7项新兴技术。如图表示了它的原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性）喷射入磁场，在场中有两块金属 板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度均为V，板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向，负载电阻为8R,电离气体充满两板间的空间，其电阻率为p，当发电机稳定发电时，A、B就是一个直流电源的两个电极。下列说法正确的是（）A.A. 甲、乙两物块间的摩擦力不断增大B.B. 甲、乙两物块间的摩擦力保持不变C.C. 甲

11、、乙两物块间的摩擦力不断减小D.D. 乙物块与斜面之间的摩擦力不断减小 答案 BDBD等离子体A.A. 图中A板是电源的负极B.B.A、B间的电压即为该发电机的电动势C.C. 正对面积 S S 越大，该发电机电动势越大D.D. 电阻 R R 越大，该发电机输出效率越高答案 ADAD解析 根据左手定则，正电荷向下偏转，所以B板带正电，为直流电源的正极，A板为电源的负极，A A 正确；由于两极板积累的电荷量逐渐增多，其间的电场力逐渐增大，最终电 荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有qvB=罟，解得电动势E=Bdv,与正对面积无关,C C 错误；由于气体也有电阻，因此两极板之间的电压为路端电压，P

12、外I2RER1 1n =p=百，因为I=Rr，整理可得 n =r，显然外电阻总1+R错误；该电源的效率为R越大，电源的效率越咼，D D正确。8 8如图所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起，现用平行于斜面的力F拉乙物块，使甲、（置于粗糙的固定斜面上，地面上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场，乙一起无相对滑动沿斜面向上作匀加速运动的阶段中XXX9解析 甲、乙一起无相对滑动沿斜面向上做匀加速运动，则甲、乙之间是静摩擦力，以 甲为研究对象，沿斜面方向由牛顿第二定律得：fim甲gsinsin 0 =m甲a,所以甲、乙之间的摩擦力fi不变，B B 选项正确，A C错。乙和斜面之间属于滑动摩擦

13、力，大小f2=卩FN,其中乙与斜面间正压力因洛伦兹力变大而减小，故f2变小，D D 选项正确。二、非选择题( (本题共 3 3 小题，共 5252 分) )9.9.(15(15 分) )如图所示， 在xOy平面的第n象限内有半径为R的圆分别与x轴、y轴相切于P、Q两点，圆内存在垂直于xOy面向外的匀强磁场。在第 I象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为 吕一带正电的粒子( (不计重力) )以速率Vo从P点射入磁场后恰好垂直y轴 进入电场，最后从M3 3R0)0)点射出电场，出射方向与x轴正方向夹角为 a ,且满足 a = 4545, 求：(1)(1)带电粒子的比荷;(2)(2) 磁场磁感

14、应强度B的大小；(3)(3) 粒子从P点射入磁场到M点射出电场的时间。解析 (1)(1)在M点处：Vy=V0tantan a ,qE=mq竖直方向：2Vy=at3，水平方向：3 3R=Vot3,得m= 3 3RE(2)(2)粒子运动轨迹如图，设O为磁场的圆心，Q为粒子轨迹圆心，P为粒子射出磁场的 位置，则P Q/PQ,AQQPAQQP，粒子的轨迹半径为：r=R Bqw=分5 5, ,得B=普。答案2qV0(1)m= 3 3RE3 3EB=V02 2n3 3v02 2V010P N=R- FSinSin 0，所以t2= 伽伽B B=2-Ro2 2voP到M的总时间t=ti+t2+t3= 4-4-

15、?+ 与芒F。3 3vo2 2vo10.10. 20172017 广东省六校联考 （1818 分）如图所示，在竖直平面直角坐标系xOy的第一象限 有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度和电场强度的大小分 别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一竖直放置的半径为R的绝缘光滑半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N点。一质量为m的带电小球从y轴上（y 0 0）的P点沿x轴正方向进入第一象限 后做圆周运动，恰好通过坐标原点O且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点后水平进入第四象限，并在电场中运动（已知重

16、力加速度为g）。坐又y=RVoP到P的时间为t1：tl=2 2 nn 02 2 nR得tl=盂。Vo11rR尸P什ff12小球从N点进入电场区域后，在绝缘光滑水平面上做类平抛运动，设加速度为a,则:沿x轴方向x=Vzt,沿电场方向z= at：由牛顿第二定律得a= *，t时刻小球距0点的距 离为s=x2+z2+LR2= 2 2 7 7R。(1)(1) 判断小球的带电性质并求出其所带的电荷量；(2)(2)P点距坐标原点0至少多高？(3)(3)若该小球以满足(2)(2)中0P最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点时开始计时，经时间t= 2 2R小球与坐标原点0的距离s为多大？答案正电mEg(

17、( 2 2解析(i)(i)小球进入第一象限后，在垂直磁场的平面内做圆周运动，说明重力与电场力平衡,mg设小球所带的电何量为q,则qE=mg解得q=E。又电场方向竖直向上，故小球带正电。(2)(2)设小球做匀速圆周运动的速度为v、轨迹半径为由洛伦兹力提2mv。r足:当小球恰能通过半圆轨道的最高点并沿轨道内侧运动时,2mvP、0距离有最即P、0的最小距离为y= 2 2r=B(3)(3)小球由0运动到N的过程中由机械能守恒定律得mg-2R=gmVg gmV,解得VN5 5gRR1311.11. 20162016 河南商丘模拟(19(19 分) )如图 a a 所示的xOy平面处于变化的匀强电场和匀强

18、磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化的图象如图b b 所示，y轴正方向为E的正方向，垂直于纸面向里为B的正方向。t= 0 0 时刻，带负电粒子P( (重力不计) )由原点O以, 曰速度V0沿y轴正方向射出，它恰能沿一定轨道做周期性运动。V。、丘和t0为已知量，图 b b 中B8 8V02 2Voto2 2Voto=2，在 0 0to时间内粒子P第一次离X轴最远时的坐标为一， 一。求：n. nnio1-ii*i1*R1*ii!I *kHI*0h2命3亦9厂IIft-血i|I 4IIFlPlL_ _t”-0 xJiBo0B()图注粒子P的比荷；(2)(2)t= 2 2to时刻粒子P的位置；(3)(3) 带电粒子在运动中