高三物理二轮特色专项训练核心考点带电粒子在复合场中的运动

1、高三物理二轮特色专项训练核心考点带电粒子在复合场中的运动核心考点10带电粒子在复合场中的运动I核心链接命题猜想1 .高考对本部分的考查，既有选择题也有计算题，计算题常以压轴题的形式出现.在组合场中一般 物理情景都是带电粒子在电场中做类平抛运动，在磁场中做匀速圆周运动：在叠加场中带电粒子一般受到 多个力的作用，涉及直线运动、类平抛运动和匀速圆周运动等多个可能模型.2 .以速度选择器、质谱仪、回旋加速器、电磁流量计、霍尔效应、磁流体发电机等为依托，考查本 部分知识在生产、科技中日勺实际应用，备受高考命题日勺青睐.方法突破1 .解决带电粒子在组合场中的运动问题，先要对带电粒子进行受力分析和运动分析，

2、然后分别利用 类平抛运动和圆周运动口勺处理方法解决问题，抓住两种运动衔接点的速度大小和方向就抓住了解题口勺关 键.2 .解决带电粒子或带电体在叠加场中的运动问题，首先弄清叠加场日勺组成，再对其进行动态受力分 析和运动分析，判断其运动轨迹和性质，然后选用相应的物理规律列式求解.注意粒子在不同的叠加场区 域运动时，要分段进行处理，通过场区分界线时的速度是问题口勺关键.3 .对联系生产、现代科技应用口勺实际问题，一是分清模型结构；二是弄清工作原理和粒子运动过 程；三是对粒子进行动力学分析：四是选准公式，恰当地利用功能关系列式求解.I强化训练x/l '、X、. X X . . X X X如图所

3、示口勺空间中存在着正交日勺匀强电场和匀强磁场，从A点沿AB、AC方向绝缘地抛出两带电小 球，关于小球口勺运动情况，下列说法中正确口勺是（）A.从AB、AC抛出口勺小球都可能做直线运动B.只有沿AB抛出口勺小球才可能做直线运动C.做直线运动的小球带正电，而且一定是做匀速直线运动D.做直线运动的小球机械能守恒等离子体2. （2012 武汉部分学校联考）磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电 能，如图是它口勺示意图.平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离口勺气 体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B两板间便产生电压.如果把A、B和用电器连接，A、B

4、就 是一个直流电源的两个电极.设A、B两板间距为d,磁感应强度为B,等离子体以速度v沿垂直于磁场的 方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是（）A. A是直流电源的正极B. B是直流电源的正极C.电源日勺电动势为BdvD.电源的电动势为qvB美国物理学家劳伦斯于1932年发明日勺回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动日勺特点，能使 粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得高能量带电粒子方面前进了 一步.如图为一种改进后的回旋加速器示意图.其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C 板间，如图所示，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加

5、速后再进入D形盒中的匀 强磁场做匀速圆周运动.对于这种改进后日勺回旋加速器，下列说法正确口勺是（）A.带电粒子每运动一周被加速两次B.带电粒子每运动一周P1P2=P2P3C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D.加速电场方向需要做周期性的变化前表面4. （2012 爽阳调研）某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c,左、右两端开口，在垂直于上、下底面方向加磁感应强度为B,方 向向下的匀强磁场，在前、后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正、负离子（其重力不 计）口勺污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极

6、间的电压U,就可测出污水流 量Q （单位时间内流出口勺污水体积）.则下列说法正确的是（）A.后表面的电势一定高于前表面的电势，与正、负哪种离子多少无关B.若污水中正、负离子数相同，则前、后表面的电势差为零C.在一定范围内，流量Q越大，两个电极间的电压U越大D.污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大5.在翻盖手机中，经常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序.如图是霍尔元件示意图，磁 场方向垂直于霍尔元件工作而，通入图示方向的电流I, MN两端会形成电势差UMN，下列说法正确的是（ ）A.电势差UMN仅与材料有关B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UMNX）C.仅增大M、N间口勺宽度，

7、电势差UMN变大D.通过控制磁感应强度可以改变电势差UMN6.如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里日勺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0点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的0'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。点射入，从区域右边界穿出，则粒子b （）A.穿出位置一定在（T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7. （2012 东城区检测）如图所示，匀强电场E方向竖直向下，水平匀强

8、磁场B垂直纸而向里，三 个油滴a、b、c带有等量同种电荷.已知a静止，b、c在纸而内按图示方向做匀速圆周运动（轨迹未画 出）.忽略三个油滴间日勺静电力作用，比较三个油滴日勺质量及b、c的运动情况，以下说法中正确口勺是（ ）A.三个油滴质量相等，b、c都沿顺时针方向运动8. a的质量最大，c的质量最小，b、c都沿逆时针方向运动9. b的质量最大，a的质量最小，b、c都沿顺时针方向运动D.三个油滴质量相等，b沿顺时针方向运动，c沿逆时针方向运动N8. （2012 江西八校联考）如图所示，在水平匀强电场和垂直纸而向里的匀强磁场中，有一竖直足 够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知PI向质量为m,电

9、荷量为+q,电场强度为E、磁感应强度为 B, P与杆间的动摩擦因数为u,重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（）A.小球日勺加速度一直减小B .小球日勺机械能和电势能日勺总和保持不变2 u qE-mgC,下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v= 2uqBD,下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v=如图所示，在平而直角坐标系xOy内，第I象限口勺等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向 外的匀强磁场，y<0的区域内存在着沿y轴正方向日勺匀强电场.一质量为m、电荷量为q的带电粒子从电 场中日勺Q (-2h, h)点以速度vO水平向右射出，经坐标原点0处射入第I象限

10、，最后以垂直于PNI为方向射出磁场.已知MN平行于x轴，N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力.求:电场强度的大小E：(2)磁感应强度的大小B：(3)粒子在磁场中运动的时间t.10 .(原创题)如图所示，xOy平而内半径为R曰勺圆0'与y轴相切于坐标原点0,在该圆形区域 内，有与y轴平行向下口勺勾强电场和垂直于圆面向外曰勺匀强磁场，若只加匀强电场或只加匀强磁场，一个 带负电日勺小球从原点0以一定的初速度沿x轴进入圆形区域，小球恰好做匀速直线运动，若电场和磁场都 撤去，其他条件不变，该带电小球穿过圆形区域的时间恰好为做匀速直线运动穿过圆形区域时间的一半， 重力加速度为g，求：(1)小

11、球日勺初速度：(2)电场强度与磁感应强度日勺比值；(3)若电场和磁场都存在，其他条件不变，那么，该带电小球穿过圆形区域的时间.核心考点10带电粒子在复合场中的运动11 【解析】选BC.小球运动过程中受重力、电场力、洛伦兹力作用，注意小球做直线运动一定为匀 速直线运动；若小球带正电沿AB才可能做直线运动：做直线运动时电场力做正功，机械能增加，B、C正 确.12 【解析】选BC.等离子体喷入磁场，带正电的粒子因受向下的洛伦兹力作用而向下偏转，B是电源 的正极，则A错误、B正确：当带电粒子以速度v做直线运动时，q = qvB,电源的电动势U=Bdv,则C正 确、D错误.13 【解析】选C.由题图可以

12、看出，带电粒子每运动一周被加速一次，A错误.由区二和2二皿一!、， 可知，带电粒子每运动一周，电场力做功都相同，动能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子做圆周 运动日勺半径增加量不相同，B错误.由丫=可知，加速粒子的最大速度与D形盒日勺半径R有关，C正确： 由图可知，粒子每次都是从A板进入电场加速，所以加速电场方向不需改变，选项D错误.14 【解析】选AC.由左手定则可知，正、负离子从左向右流经该装置时，正离子向后表面偏转，负 离子向前表而偏转，故R正确、B错误：在一定范围内，由法拉第电磁感应定律得U=Bdv,因此流量Q越 大，离子运动速度越大，两个电极间的电压U也就越大，C正确，D错误.1

13、5 【解析】选BCD.电流是电荷定向运动形成口勺，电荷在磁场中运动由于受到洛伦兹力作用而发生偏 转，在M、N间形成电压，同时电荷又受到M、N间电压形成口勺电场作用，当口=33时，稳定，d为霍 尔元件宽度，v为电荷定向移动速度，与霍尔元件口勺材料有关，因此UMN与磁感应强度、霍尔元件的材料 及形状有关，故A错误；由左手定则可知，若载流子是电子，则电子向N端偏移，UMN>0,故B正确；由 q=qvB可知，C、D正确.16 【解析】选C.由题意可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场方向相反，若qErqvB,则洛伦兹力将 随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变.粒子所受电场力qE和洛伦兹力qvB曰勺

14、合力不可能与速度方 向在同一直线上，而做直线运动，既然在复合场中粒子做直线运动，说明qE = qvB, 00'连线与电场线垂 直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功，电势能减少，动能增加，C正 确，D错误；因不知带电粒子的电性，故穿出位置可能在0,点上方，也可能在0,点下方，A、B错误.17 【解析】选A.a静止不动，其合力为0,即mg-qE=0,则a带负电荷，b、c在场中做匀速圆周 运动，则其重力和电场力是一对平衡力，受到的洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，由于两油滴的电 性一样，由左手定则可判断，b、c都沿顺时针方向运动，A正确，B、C、D错误.18 【

15、解析】选CD.对小球受力分析如图所示，则mg-U (Eq-qvB) =ma,随着vH勺增加，小球加速 度先增加，当Eq = qvB时达到最大值amax = g,继续运动，mg- u (qvB-Eq) =ma,随着增加，a逐 渐减小，所以R错误.因为有摩擦力做功，机械能与电势能总和在减小，B错误.若在前半段达到最大加 速度日勺一半，则mg一 口 (EqqvB) =m,得v=,若在后半段达到最大加速度日勺一半，则mgU (qvB -N19 【解析】(1)粒子运动轨迹如图所示，粒子在电场中运动的过程中，由平抛运动规律及牛顿运动 定律得2h=v0th=a t2f qE=ma 解得E=.8/8(2)粒子到达0点时，沿y轴正方向日勺分速度vy =at = -=vO速度方向与X轴正方向的夹角a满足tana = = L a=45°粒子从MP的中点垂直于MP进入磁场，垂直于NP射出磁场，粒子在磁场中的速度v=vO轨道半径R=h由qvB=m得B=.(3)粒子在磁场中的运动时间t=-=.【答案】(2)(3)20 .【解析】(1)若电场和磁场都撤去，由题意知小球做平抛运动，