2019届高考物理二轮复习第二部分热点专练热点六电场磁场的性质及对带电粒子的作用专项训练.pdf
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1、热点六 电场、磁场的性质及对带电粒子的作用热点六 电场、磁场的性质及对带电粒子的作用 近几年高考对电场的性质, 磁场对电荷的作用, 带电粒子在电磁场中的运动一直是考查 热点, 既可单独考查带电粒子在电场中的偏转或在磁场中的偏转, 也可以带电粒子在组合场 或叠加场中的运动分析为考查内容, 有时也以带电体的形式进行考查, 近几年高考试卷中选 择题出现的很多,在复习时应引起足够的重视。 考向一 电场力的性质 在光滑绝缘的水平面的A、B、C三点上固定有a、b、c三个带电小球,彼此相 距为L,质量分别为m、m、2m,带电荷量分别为q、q、2q,则下列说法正确的是 图 1 Aa球受到的合力沿CAB的角平分
2、线方向 Bb球受到的合力与AB垂直水平向右 C若只释放c球,则c球释放瞬间的加速度大小为 3kq2 2mL2 D若同时释放a、b球,则此后的运动中a、b、c三球距离始终相等 解析 本题考查力的合成与库仑定律, 意在考查考生的分析综合能力。 对a受力分析, 如图甲所示,受到b对a的库仑力FBA与c对a的库仑力FCA,FBA,FCA,根据力 kq2 L2 2kq2 L2 的合成可知,FBA与FCA的合力FA方向水平向右,且FA,故选项 A 错误;同理,对b 3kq2 L2 受力分析,如图乙所示,可知选项 B 正确;对c受力分析,如图丙所示,受到FBC、FAC两个 力作用,FACFBC, 夹角为 6
3、0, 故合力FC,c球释放瞬间的加速度ac, 2kq2 L2 2 3 kq2 L2 3kq2 mL2 选项 C 错误;释放a、b球后,两球将向右运动,三球距离不可能始终相等,选项 D 错误。 答案 B 考向二 电场能的性质 (多选)如图 2 所示, 图中两组曲线中实线代表电场线(方向未画出)、 虚线a、b、c 代表等势线,已知a与b、b与c之间的电势差相等,b等势线的电势为零,虚线AB是一个 带电荷量为q4.81010 C 的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,若带电粒子过a、c 等势线时的动能分别为 4.8109 eV 和 9.6109 eV,则下列说法正确的是 图 2 A相邻等势线间的电势差为
4、 10 V Ba等势线的电势为 5 V,c等势线的电势为5 V C带电粒子一定是从A点运动到B点 D带电粒子运动到b等势线时电场力的方向一定是沿电场线的切线方向斜向下 解析 若带电粒子从A到B,则动能增加,由功能关系可知电势能减小,则电场力做 正功,根据U V10 V,故相邻等势线间的电势差为 5 V, 因 W q 9.6 1094.8 109 4.8 1010 为b等势线的电势为零,故a等势线的电势为 5 V,c等势线的电势为5 V,故 A 错,B 对 ; 带电粒子可以是从A点运动到B点, 也可以是从B点运动到A点, 但过等势线b时所受电场 力的方向可以由做曲线运动的条件判断一定是沿电场线的
5、切线方向斜向下,故 C 错,D 对。 答案 BD 考向三 带电粒子在磁场中的运动 如图 3 是比荷相同的a、b两粒子从O点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动 轨迹,则 图 3 Aa的质量比b的质量大 Ba带正电荷、b带负电荷 Ca在磁场中的运动速率比b的大 Da在磁场中的运动时间比b的长 解析 比荷相同, 但不知电荷量, 故不能比较a、b的质量, A错误 ; 由左手定则可知,a、b 都带负电荷,B 错误;带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,有qvBm,得v, v2 R qBR m 比荷相同,a的半径比b的大,所以a在磁场中的运动速率比b的大,C 正确 ; 由T 2R v 可知两粒子在磁场中运动
6、的周期相等,由运动时间tT可知,b在磁场中运动的时 2m qB 2 间比a的长,D 错误。 答案 C 考向四 带电粒子在电场中的运动 如图 4 所示,在xOy平面内OA和OB是第一、二象限的角平分线,在AOy区域 内存在沿x轴负方向的匀强电场, 在BOy区域内存在沿y轴负方向的匀强电场, 在第二象限 其他区域内存在垂直xOy平面的匀强磁场。从OA上坐标为(x0,y0)的点由静止释放一个质 量为m、电荷量为q的粒子(重力不计),粒子恰好垂直穿过OB。 图 4 (1)求第一、二象限内匀强电场的电场强度之比。 (2)若第一象限内电场强度大小为E0,要使粒子第一次射入磁场时,在第二象限内不进 入x轴下
7、方,则第二象限内所加匀强磁场的磁感应强度B0应满足什么条件? 解析 本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动,意在考查考生的分析综合能力。 (1)设第一、二象限内匀强电场的电场强度分别为E1和E2,粒子经过y轴时的速度大小 为v0粒子在第一象限内有 qE1ma1,v2a1x0 2 0 如图 1 所示,粒子在第二象限垂直穿过OB时有vxv0,vya2t,vxvy,qE2ma2 图 1 x1v0t,y1a 2t2 2 由几何关系得y0x0,x1y1y0 解得a23a1 得E1E213 (2)粒子垂直穿过OB时的速度vv022 qE0x0 m 由(1)知a23a1 解得x12x 0 3 图 2 若磁场垂
8、直于xOy平面向里,则粒子运动轨迹与x轴相切时轨迹半径r1最大,如图 2 所示。 由几何关系有x1r1r1cos 45,粒子在磁场中运动有 qvB0mv 2 r1 解得B0 3(2r(2) 2 mE0 qx0 图 3 若磁场垂直xOy平面向外,粒子运动轨迹与x轴相切时轨迹半径r2最大,如图 3 所示 由几何关系可得r2cos 45x1r2 粒子在磁场中运动有qvB0mv 2 r2 解得B0 3(2r(2) 2 E0m qx0 因此当磁场垂直xOy平面向里时B0 3(2r(2) 2 E0m qx0 当磁场垂直xOy平面向外时,B0 。 3(2r(2) 2 E0m qx0 答案 (1)13 (2)
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