2020版高考物理一轮总复习第十章第5课时带电粒子在叠加场中的运动能力课时限时规范训练含解析新人教版.doc
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1、带电粒子在叠加场中的运动基础巩固题组(20分钟,50分)1在如图所示的平行板器件中,电场强度E和磁感应强度B相互垂直一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动,则该粒子()A一定带正电B速度vC若速度v,粒子一定不能从板间射出D若此粒子从右端沿虚线方向进入,仍做直线运动解析:选B.粒子带正电和负电均可,选项A错误;由洛伦兹力等于电场力,qvBqE,解得速度v,选项B正确;若速度v,粒子可以从板间射出,选项C错误;若此粒子从右端沿虚线方向进入,所受电场力和洛伦兹力方向相同,不能做直线运动,选项D错误2(2019安庆模拟)如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀
2、速圆周运动,其轨道半径为R,已知该电场的电场强度为E,方向竖直向下;该磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,不计空气阻力,设重力加速度为g,则()A液滴带正电B液滴比荷C液滴沿顺时针方向运动D液滴运动速度大小v解析:选C.液滴在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中做匀速圆周运动,可知,qEmg,得,故B错误;电场力竖直向上,液滴带负电,A错误;由左手定则可判断液滴沿顺时针转动,C正确;对液滴qEmg,qvBm得v,故D错误3(多选)如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源的两极上,使a、b两板间产生匀强电场E,右边有一块挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感
3、应强度大小为B,方向垂直纸面向里从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力),这些正离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成三束,则下列判断正确的是()A这三束正离子的速度一定不相同B这三束正离子的比荷一定不相同Ca、b两板间的匀强电场方向一定由a指向bD若这三束离子改为带负电而其他条件不变,则仍能从d孔射出解析:选BCD.因为三束正离子在两极板间都是沿直线运动的,电场力等于洛伦兹力,可以判断三束正离子的速度一定相同,且电场方向一定由a指向b,A错误,C正确;在右侧磁场中三束正离子运动轨迹半径不同,可知这三束正离子的比荷一定不相同,B项正确;若将这三束离子改为带负电,而其他条件不变的情况下分析
4、受力可知,三束离子在两板间仍做匀速直线运动,仍能从d孔射出,D项正确4(2019山东济宁模拟)为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场,在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M、N与内阻为R的电流表相连污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况下列说法中错误的是()AM板比N板电势低B污水中离子浓度越高,则电流表的示数越小C污水流量越大,则电流表的示数越大D若只增大所加磁场的
5、磁感应强度,则电流表的示数也增大解析:选B.污水从左向右流动时,正、负离子在洛伦兹力作用下分别向N板和M板偏转,故N板带正电,M板带负电,A正确稳定时带电离子在两板间受力平衡,qvBq,此时UBbv,式中Q是流量,可见当污水流量越大、磁感应强度越强时,M、N间的电压越大,电流表的示数越大,而与污水中离子浓度无关,B错误,C、D正确5(多选)如图所示,导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为IH,与其前、后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足:UHk,式中k为霍尔系数,d为霍
6、尔元件前、后两侧面间的距离电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则()A霍尔元件前表面的电势低于后表面B若电源的正、负极对调,电压表将反偏CIH与I成正比D电压表的示数与RL消耗的电功率成正比解析:选CD.由于导电物质为电子,在霍尔元件中,电子是向上做定向移动的,根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力方向向后表面,故霍尔元件的后表面相当于电源的负极,霍尔元件前表面的电势应高于后表面,选项A错误;若电源的正、负极对调,则IH与B都反向,由左手定则可判断电子受力的方向不变,选项B错误;由于电阻R和RL都是固定的,且R和RL并联,故IHI,选项C正确;由于B与I成正比,IH与I成正比,则UHkI2
7、,RL又是定值电阻,选项D正确6如图,空间区域、有匀强电场和匀强磁场,MN、PQ为理想边界,区域高度为d,区域的范围足够大匀强电场方向竖直向上;、区域的磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外一个质量为m、带电荷量为q的带电小球从磁场上方的O点由静止开始下落,进入场区后,恰能做匀速圆周运动已知重力加速度为g.(1)试判断小球的电性并求出电场强度E的大小;(2)若带电小球能进入区域,则h应满足什么条件?(3)若带电小球运动一定时间后恰能回到O点,求它释放时距MN的高度h.解析:(1)带电小球进入复合场后,恰能做匀速圆周运动,即所受合力为洛伦兹力,则重力与电场力大小相等,方向相反,重力竖直
8、向下,电场力竖直向上,即小球带正电则有qEmg,解得E.(2)假设下落高度为h0时,带电小球在区域做圆周运动的圆弧与PQ相切时,运动轨迹如图甲所示,由几何知识可知,小球的轨道半径Rd,带电小球在进入磁场前做自由落体运动,由动能定理得mgh0mv2,带电小球在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得qvBm,解得h0,则当hh0时,即h时带电小球能进入区域.(3)如图乙所示,因为带电小球在、两个区域运动过程中q、v、B、m的大小不变,故三段圆周运动的半径相同,以三个圆心为顶点的三角形为等边三角形,边长为2R,内角为60,由几何关系知R,联立解得h.答案:(1)正电(2)h(3)能力提升题组(25分
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