课时突破练57　带电粒子在叠加场中的运动-2027版高考物理一轮复习

物理课时突破练57带电粒子在叠加场中的运动基础·满分练命题角度一

带电粒子在叠加场中的运动1.

(2025广东广州模拟)如图所示,带电平行板中匀强电场E的方向竖直向上,

匀强磁场B的方向垂直纸面向里,一带电小球从光滑绝缘轨道上的A点自由

滑下,经P点进入板间后恰好沿水平方向做直线运动。现使小球从较低的C

点自由滑下,经P点进入板间,不计空气阻力,则小球在板间运动过程中(

C

)A.

动能将会减小B.

电势能将会减小C.

机械能将会减小D.

小球带负电C1234567解析:小球从A点滑下进入复合场区域时沿水平方向做直线运动,则小球受力

平衡,判断可知小球带正电,则有mg=qE+qvB,从C点滑下刚进入复合场区域

时,其速度小于从A点滑下时的速度,则有mg>qE+qv'B,小球向下偏转,重力做

正功,静电力做负功,因为mg>qE,则合力做正功,小球的电势能和动能均增大,

根据能量守恒可知,机械能减小。故选C。1234567命题角度二

带电粒子在叠加场有约束情况下的运动2.

(多选)如图所示,空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场,电场方向水

平向左,磁场方向垂直纸面向里。一速度大小为v0的带电小球恰能做匀速直

线运动,速度方向与水平方向成30°角斜向右下方,最后进入一轴线沿小球

运动方向且固定摆放的一光滑绝缘管道(管道内径略大于小球直径),下列说法正确的是(

CD

)A.

小球带负电B.

磁场和电场的大小关系为E=2Bv0C.

若小球刚进入管道时撤去磁场,小球仍做匀速直线运动D.

若小球刚进入管道时撤去电场,小球运动时的机械能守恒CD1234567

12345673.

(2025河南部分重点高中联考)如图所示,一绝缘直杆穿过金属块中心的圆

孔后竖直固定,金属块带正电且圆孔直径略大于直杆,整个装置处在水平方

向的匀强磁场中。现给金属块一竖直向上的初速度v0,使其沿杆向上运动,

当其返回到初始位置时速度大小为v。直杆的粗糙程度均匀,重力加速度为

g,关于上述过程,下列说法正确的是(

B

)A.

摩擦力对金属块的总冲量大于mv0C.

金属块上升的时间大于下降的时间D.

金属块上升过程因摩擦产生的热量小于下降过程因摩擦产生的热量B1234567

1234567命题角度三

带电粒子在三维空间的运动4.

中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造了当时最

新的世界纪录,成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。为粗略了解

等离子体在托卡马克环形真空室内的运动状况,某同学将一足够长的真空室

内的电场和磁场理想化为方向均水平向右的匀强电场和匀强磁场,如图所

示。1234567若某带正电的离子在此电场和磁场中运动,其速度平行于磁场方向的分量大小为v1,垂直于磁场方向的分量大小为v2,不计离子受到的重力。当离子速度平行于磁场方向的分量大小为2v1时,垂直于磁场方向的分量大小为(

A

)AA.

v2B.

2v2C.

3v2D.

4v2解析:根据运动的叠加原理可知,离子在垂直于纸面内做匀速圆周运动,沿水

平方向做加速运动,则v1增大,v2不变;当离子速度平行于磁场方向的分量大

小为2v1时,垂直于磁场方向的分量大小为v2。故选项A正确。1234567能力·高分练5.

(多选)(2024浙江6月选考)如图所示,一根固定的足够长的光滑绝缘细杆与

水平面成θ角。质量为m、电荷量为+q的带电小球套在细杆上。小球始终

处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中。磁场方向垂直细杆所在的竖直面,

不计空气阻力。小球以初速度v0沿细杆向上运动至最高点,则该过程(

)CDA.

合力冲量大小为mv0cosθB.

重力冲量大小为mv0sinθ1234567

12345676.

(12分)(2026浙江选考调研)如图所示,水平地面上方MN边界左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场和沿竖直方向的匀强电场(图中未画电场),磁感应强度B=1.0T,边界右侧离地面高h=0.45m处有一光滑绝缘平台,右边有一带正电的小球a,质量ma=0.1kg、电荷量q=0.1C,以初速度v0=0.9m/s水平向左运动,与大小相同但质量为mb=0.05kg静止于平台左边缘的不带电的绝缘球b发生

弹性正碰,碰后a球恰好做匀速圆周运动,两球均视为质点,重力加速度g取10m/s2。求∶1234567(1)碰撞后a球与b球的速度;答案:0.3m/s

1.2m/s

(2)碰后两球落地点间的距离(结果保留一位有效数字)。答案:0.1m1234567解析:(1)a球与b球的碰撞,由动量守恒定律得:mav0=mava+mbvb

解得va=0.3

m/s,vb=1.2

m/s。1234567

设a球落地点与圆心的连线和地面夹角为θ,有h=r+sin

θ

水平方向:xb=vbtb=0.36

m故两球相距:Δx=xb-xa=0.1

m。1234567素养·提升练7.

(16分)(2024北京卷)我国“天宫”空间站采用霍尔推进器控制姿态和修正轨道。如图为某种霍尔推进器的放电室(两个半径接近的同轴圆筒间的区域)的示意图。放电室的左、右两端分别为阳极和阴极,间距为d。阴极发射电子,一部分电子进入放电室,另一部分未进入。稳定运行时,可视为放电室内有方向沿轴向向右的匀强电场和匀强磁场,电场强度和磁感应强度大小分别为E和B1;还有方向沿半径向外的径向磁场,大小处处相等。1234567放电室内的大量电子可视为处于阳极附近,在垂直于轴线的平面绕轴线做半径为R的匀速圆周运动(如截面图所示),可与左端注入的氙原子碰撞并使其电离。每个氙离子的质量为M、电荷量为+e,初速度近似为零。氙离子经过电场加速,最终从放电室右端喷出,与阴极发射的未进入放电室的电子刚好完全中和。已知电子的质量为m、电荷量为-e;对于氙离子,仅考虑匀强电场的作用。1234567(2)求径向磁场的磁感应强度大小B2;

(1)求氙离子在放电室内运动的加速度大小a;

(3)设被电离的氙原子数和进入放电室的电子数之比为常数k,单位时间内阴

极发射的电子总数为n,求此霍尔推进器获得的推力大小F。

1234567解析:(1)对