高考物理二轮专训【10】带电粒子在复合场中运动(含答案).pdf
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1、提能专训 (十) 带电粒子在复合场中运动 时间:90 分钟满分:100 分 一、选择题 (本题共 11小题,每小题 4 分,共 44 分多选全部选 对的得 4 分,选对但不全的得2 分,有选错的得0 分) 1(2014 陕西延安中学模拟 ) 如图所示,一带电小球质量为m,用丝线悬挂于O 点,在竖直面 内摆动,最大摆角为 60 ,水平磁场垂直于小球摆动的平面,当小球自 左方摆到最低点时,悬线上的张力恰为零,则小球自右方摆到最低点 时悬线上的张力为 () A0 B2mgC4mgD6mg 答案: C 解析:设丝线的长度为L,小球经过最低点时速率为v,根据机械 能守恒定律得: mgL(1cos 60)
2、 1 2mv 2,得到 v gL 当小球自左方摆到最低点时,有qvBmgmv 2 L 当小球自右方摆到最低点时,有FmgqvBm v 2 L 解得: F2mg2m v 2 L 4mg,故选 C 项 2 如图所示,斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB、AC、AD, 均处于水平方向的匀强磁场中一个带负电的绝缘物块,分别从三个 斜面顶端 A 点由静止释放,设滑到底端的时间分别为tAB、tAC、tAD, 则() AtABtACtAD BtABtACtAD CtABFN C磁场中 a 小球能到达轨道另一端最高处,电场中 b 小球不能到 达轨道另一端最高处 Da 小球第一次到达M 点的时间大于 b 小球第
3、一次到达N 点的 时间 答案: BC 解析:根据动能定理,对a 球,mgR 1 2mv 2 M0,对 b 球,mgR EqR 1 2 mv2 N0,可得 vMvN,所以 a 球第一次到达 M 点的时间小 于 b球第一次到达 N 点的时间,所以 A、 D 两项均错由 Fmgm v 2 R , 可知 FMFN,所以 B 项正确根据能量守恒,洛伦兹力不做功,a 球 的机械能守恒, 故能到达另一端最高处; 电场力做负功, b 小球机械能 减少,故不能到达轨道另一端最高处,所以C 项正确 5(2014 山西太原一模 ) (多选)如图所示,带等量异种电荷的平行金属板a、b 处于匀强磁 场中,磁场方向垂直纸
4、面向里 不计重力的带电粒子沿OO方向从左 侧垂直于电磁场入射,从右侧射出a、b板间区域时动能比入射时小; 要使粒子射出a、b 板间区域时的动能比入射时大,可采用的措施是 () A适当减小两金属板的正对面积 B适当增大两金属板间的距离 C适当减小匀强磁场的磁感应强度 D使带电粒子的电性相反 答案: AC 解析: 在这个复合场中,动能逐渐减小,说明电场力做负功,因 洛伦兹力不做功,则电场力小于洛伦兹力当减小正对面积,场强E 4 kQ rS ,S,Q 不变,E,电场力变大, 当电场力大于洛伦兹力时, 粒子向电场力方向偏转, 电场力做正功,射出时动能变大,A 项正确当 增大两板间距离时,场强不变,所以
5、B 项错误当减小磁感应强度时 洛伦兹力减小, 可能小于电场力, 所以 C 项正确当改变粒子电性时, 其所受电场力、洛伦兹力大小不变,方向均反向,所以射出时动能仍 然减小,故 D 项错误 6(2013 石家庄质检 )(多选) 如图是磁流体发电机的原理示意图,金属板M、N 正对着平行放 置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻R.在极板间有垂直于纸 面向里的匀强磁场当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束) 从左向右进入极板时,下列说法中正确的是() AN 板的电势高于 M 板的电势 BM 板的电势高于 N 板的电势 CR 中有由 b向 a 方向的电流 DR 中有由 a 向 b方向的电流 答案:
6、 BD 解析: 本题考查洛伦兹力的方向的判断,电流形成的条件等知识 点根据左手定则可知正电荷向上极板偏转,负电荷向下极板偏转, 则 M 板的电势高于 N 板的电势, M 板相当于电源的正极,那么R 中 有由 a 向 b方向的电流 7. (2014 宁波高三第二次模拟 )(多选)如图所示,在 xOy 坐标系中,以 (r,0)为圆心、r 为半径的圆形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁 场在 yr 的足够大的区域内, 存在沿 y轴负方向的匀强电场 在 xOy 平面内,从 O 点以相同速率、沿不同方向向第一象限发射质子,且质 子在磁场中运动的半径也为r.不计质子所受重力及质子间的相互作用 力则质子
7、() A在电场中运动的路程均相等 B最终离开磁场时的速度方向均沿x 轴正方向 C在磁场中运动的总时间均相等 D从进入磁场到最后离开磁场过程的总路程均相等 答案: AC 解析: 本题考查粒子在电场与磁场中的运动题中粒子的速度方 向未知,假设粒子以任意方向进入磁场,由于质子在磁场中运动的半 径也为 r,由几何关系,质子射入磁场后,在磁场中从O 点运动到 A 点后,以速度 v 逆着电场方向进入电场,原路径返回后,再射入磁场, 在磁场中由 A 点运动到 C 点后离开磁场洛伦兹力不做功,可知粒子 在 A 点竖直向上进入电场的速度均为v,故 A 正确几何关系如图, 可知粒子在磁场中的时间都为 T 2,C
8、正确 8(2014 江西宜春五校联考 ) 如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直 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 O 点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O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O 点射入,从区域右边界穿出,则 粒子() A穿出位置一定在O点下方 B穿出位置一定在O点上方 C在电场中运动时,电势能一定减小 D在电场中运动时,动能一定减小 答案: C 解析:若粒子 B 带正电荷,其向下偏转做类平抛运动,穿出位置 一定在 O点下方;相反,若其带负
9、电荷,其向上偏转做类平抛运动, 穿出位置一定在O点上方,选项A、B 错误在电场中运动时,电 场力做正功,动能一定增大,电势能一定减小,选项C 正确,D 错误 9(2014 东北三校联考 )如图所示,某种带电粒子由静止开始经电 压为 U1的电场加速后,射入水平放置、电势差为U2的两导体板间的 匀强电场中,带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过 两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中,则粒子射入 磁场和射出磁场的 M、 N 两点间的距离 d随着 U1和 U2的变化情况为 (不 计重力,不考虑边缘效应)() Ad随 U1变化, d与 U2无关 Bd与 U1无关, d随 U2变化
10、Cd随 U1变化, d随 U2变化 Dd与 U1无关, d与 U2无关 答案: A 解析:设带电粒子在加速电场中被加速后的速度为v0,根据动能 定理有 qU1 1 2mv 2 0.带电粒子从偏转电场中出来进入磁场时的速度大小 为 v,与水平方向的夹角为 ,在磁场中有 r mv qB,而 d2rcos ,v 0 vcos ,联立解得 d2 mv0 qB ,因而选项 A 正确 10. (2014 吉林市期末统测 )利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用 于测量和自动控制等领域如图是霍尔元件的工作原理示意图(本题中 霍尔元件材料为金属导体),磁感应强度 B 垂直于霍尔元件的工作面向 下,通入图示方向的
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- 10 高考 物理 二轮 带电 粒子 复合 运动 答案
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