2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)8 帶電粒子在復(fù)合場中的運動.doc

課時作業(yè)8帶電粒子在復(fù)合場中的運動一、選擇題(13題為單項選擇題，46題為多項選擇題)1如圖所示，某空間同時存在正交的勻強電場和勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，電場線與水平方向的夾角為.一質(zhì)量為m，電荷量大小為q的微粒以速度v沿電場線方向進入該空間，恰好沿直線從P點運動到Q點下列說法中正確的是()A該微?？赡軒ж撾夿微粒從P到Q的運動可能是勻變速運動C磁場的磁感應(yīng)強度大小為D電場的場強大小為解析：帶電微粒從P到Q恰好沿直線運動，則微粒一定做勻速直線運動，作出微粒在電磁場中受力分析圖如圖所示，由圖可知微粒一定帶正電，故A、B錯誤；由受力分析及平衡條件可知qEmgsin，qBvmgcos，解得E，B，故C正確、D錯誤答案：C2美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量的帶電粒子領(lǐng)域前進了一大步如圖所示為一種改進后的回施加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強恒定，且被限制在A、C兩板之間帶電粒子從P0處以初速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速電場加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A帶電粒子每運動一周被加速兩次BP1P2P2P3C加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D加速電場方向需要做周期性變化解析：由題圖可知，帶電粒子每運動一周被加速一次，選項A錯誤；由公式R和qUmvmv可知，帶電粒子每運動一周，電場力做功相同，動能增量相同，但速度的增量不同，故粒子圓周運動的半徑增加量不同，選項B錯誤；由v可知，加速粒子的最大速度與D形盒的半徑有關(guān)，選項C正確；由T可知，粒子運動的周期不隨v的變化而變化，故加速電場的方向不需做周期性變化，選項D錯誤答案：C3.如圖所示，平行金屬板a、b之間的距離為d，a板帶正電荷，b板帶負電荷，a、b之間還有一垂直于紙面的勻強磁場(圖中未畫出)，磁感應(yīng)強度為B1.一不計重力的帶電粒子以速度v0射入a、b之間，恰能在兩金屬板之間勻速向下運動，并進入PQ下方的勻強磁場中，PQ下方的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B2，方向如圖所示已知帶電粒子的比荷為c，則()A帶電粒子在a、b之間運動時，受到的電場力水平向右B平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B2C帶電粒子進入PQ下方的磁場之后，向左偏轉(zhuǎn)D帶電粒子在PQ下方磁場中做圓周運動的半徑為解析：由于不知道帶電粒子的電性，故無法確定帶電粒子在a、b間運動時受到的電場力的方向，也無法確定帶電粒子進入PQ下方的磁場之后向哪偏轉(zhuǎn)，選項A、C錯誤；粒子在a、b之間做勻速直線運動，有qqv0B1，解得平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B1，選項B錯誤；帶電粒子在PQ下方的勻強磁場中做圓周運動，軌道半徑為r，選項D正確答案：D4如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小物塊從半徑為R的絕緣半圓槽頂點A由靜止開始下滑，已知半圓槽右半部分光滑，左半部分粗糙，整個裝置處于正交的勻強電場與勻強磁場中，電場強度E的大小為，方向水平向右，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里，g為重力加速度大小，則下列說法正確的是()A物塊最終停在A點B物塊最終停在最低點C物塊做往復(fù)運動D物塊首次滑到最低點時對軌道的壓力為2mgqB解析：由于半圓槽右半部分光滑，左半部分粗糙，且在最低點時受到的電場力的方向向右，所以物塊最終從最低點開始向右運動，到達某位置時速度變?yōu)榱?，然后又向左運動，即物塊做往復(fù)運動，C正確，A、B錯誤；物塊從A點首次運動到最低點，由動能定理得，mgRqERmv20，且E，聯(lián)立得v，物塊首次運動到最低點時，由牛頓第二定律得，F(xiàn)NmgqvBm，解得FN2mgqB，由牛頓第三定律知，D正確答案：CD5如圖所示，在平行豎直虛線a與b、b與c、c與d之間分別存在著垂直于虛線的勻強電場、平行于虛線的勻強電場、垂直紙面向里的勻強磁場，虛線d處有一熒光屏大量正離子(初速度和重力均忽略不計)從虛線a上的P孔處進入電場，經(jīng)過三個場區(qū)后有一部分打在熒光屏上關(guān)于這部分離子，若比荷越大，則離子()A經(jīng)過虛線c的位置越低B經(jīng)過虛線c的速度越大C打在熒光屏上的位置越低D打在熒光屏上的位置越高解析：當離子在a與b之間，根據(jù)動能定理得mv2qU，則v，故比荷越大，經(jīng)過b的速度越大；在b與c之間，粒子做類平拋運動，設(shè)bc寬為L，電場強度為E，yat2，經(jīng)過虛線c的位置與比荷無關(guān)，A錯誤；比荷越大，經(jīng)過c的速度越大，即進入磁場的速度就越大，B正確；當離子進入磁場時，做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，即qvB，則R，故可知比荷越大，R越小，打在熒光屏上的位置越高，C錯誤、D正確答案：BD6如圖所示，M、N為兩個同心金屬圓環(huán)，半徑分別為R1和R2，兩圓環(huán)之間存在著沿金屬環(huán)半徑方向的電場，N環(huán)內(nèi)存在著垂直于環(huán)面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，N環(huán)上有均勻分布的6個小孔，從M環(huán)的內(nèi)側(cè)邊緣由靜止釋放一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子(不計重力)，經(jīng)電場加速后通過小孔射入磁場，經(jīng)過一段時間，粒子再次回到出發(fā)點，全程與金屬環(huán)無碰撞則M、N間電壓U滿足的條件是()AU BUCU DU解析：帶電粒子由M內(nèi)側(cè)邊緣運動到N環(huán)，由動能定理有qUmv2，帶電粒子進入N環(huán)內(nèi)磁場，與金屬環(huán)無碰撞，故粒子進入磁場后，應(yīng)偏轉(zhuǎn)或離開磁場，由幾何關(guān)系可知，軌跡半徑為rR2或r，則根據(jù)r，聯(lián)立解得U或U，選項A、C正確答案：AC二、非選擇題7如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為e的電子(重力不計)以水平初速度v0從A點射向豎直熒光屏MN，在整個空間中有方向垂直紙面、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上的C點已知A、C兩點的連線與水平方向之間的夾角為37，sin370.6，cos370.8.(1)試計算A、C兩點間的距離；(2)將空間中的磁場換成方向與紙面平行且豎直向上的勻強電場，若要電子同樣能打在熒光屏上的C點，求勻強電場的電場強度E的大小解析：(1)設(shè)電子在勻強磁場中做圓周運動的半徑為R，則由洛倫茲力提供向心力可得ev0Bm，解得R設(shè)A、C兩點間的距離為d，如圖所示，由幾何關(guān)系可得dsinRcos2R或d2Rsin，解得d.(2)設(shè)電子在電場中運動的時間為t，則水平方向上有dcosv0t豎直方向上有dsint2其中d，聯(lián)立解得EBv0.答案：(1)(2)Bv08如右圖所示，直角坐標系xOy中，除第一象限外，其他象限內(nèi)都存在磁感應(yīng)強度B0.12 T、方向垂直于紙面向里的勻強磁場P是y軸上的一點，它到坐標原點O的距離l0.40 m今有一個比荷5.0107 C/kg的帶正電的粒子從P點開始垂直于磁場方向進入勻強磁場中運動已知粒子的初速度v03.0106 m/s，方向與y軸正方向的夾角53，sin530.8，cos530.6.粒子的重力不計(1)求粒子在磁場中運動的軌跡半徑R.(2)若在第一象限中與x軸平行的虛線上方的區(qū)域內(nèi)有一沿x軸負方向的勻強電場(如圖所示)，粒子在磁場中運動一段時間后進入第一象限，最后恰好從P點沿初速度的方向再次射入磁場求勻強電場的電場強度E和電場邊界(圖中虛線)與x軸之間的距離d.解析：(1)粒子在勻強磁場中運動時，根據(jù)牛頓第二定律有qv0Bm代入數(shù)據(jù)解得R0.50 m.(2)作出粒子的運動軌跡示意圖，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可確定，粒子在磁場中運動的軌跡圓的圓心A恰好落在x軸上根據(jù)圖中的幾何關(guān)系還可確定，粒子進入第一象限時的位置(圖中C點)與O點的距離xRRcos粒子進入勻強電場后做類平拋運動，設(shè)粒子在電場中運動的時間為t，加速度為a.根據(jù)類平拋運動規(guī)律有l(wèi)dv0t，xat2vxat，tan根據(jù)牛頓第二定律有qEma代入數(shù)據(jù)解得E8.0105 N/C，d0.10 m.答案：(1)0.50 m(2)8.0105 N/C0.10 m9如圖所示，在豎直平面內(nèi)，有一長度L2.4 m的固定絕緣豎直桿AB和固定光滑絕緣圓弧軌道CD，D為最高點，半徑OC與豎直線的夾角37.B點所在的水平線上方存在著場強大小E15106 N/C、方向水平向右的勻強電場，下方與C點之間存在著場強大小E2E1、方向與豎直線的夾角37斜向上的勻強電場現(xiàn)將一質(zhì)量m0.8 kg、電荷量q2106 C的小球(可視為質(zhì)點)套在桿上從A端由靜止釋放后下滑，穿過電場后恰好從C點無碰撞地沿圓弧軌道CD運動，恰好通過D點已知小球與桿間的動摩擦因數(shù)0.2，取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)小球到達B點時的速度大小vB；(2)小球從B點運動到C點所用的時間t和過C點時的速度大小vC；(3)圓弧軌道的半徑R.解析：(1)小球沿桿下滑過程中受到的滑動摩擦力大小FfqE1小球沿桿下滑的加速度大小a由v2aL得vB6 m/s.(2)小球離開B點后在電場E2中受力如圖所示因為qE2cos8 N，恰好與重力(mg8 N)平衡，所以可判定小球在電場E2中做類平拋運動加速度大小a小球過C點時，有tan過C點時，速度大小vC解得t s，vC10 m/s.(3)設(shè)小球到達D點的速度大小為vD，則mgm小球從C點運動到D點的過程，根據(jù)機械能守恒定律有mvmvmg(RRcos)解得R m.答案：(1)6 m/s(2) s10 m/s(3) m