（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練47 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動及實(shí)際應(yīng)用（含解析）新人教版

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1、考點(diǎn)規(guī)范練47帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動及實(shí)際應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1.(2018四川綿陽二診)如圖所示,一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子以v0沿各圖的虛線射入場中。A中I是兩條垂直紙平面的長直導(dǎo)線中等大反向的電流,虛線是兩條導(dǎo)線連線的中垂線;B中+Q是兩個(gè)位置固定的等量同種點(diǎn)電荷的電荷量,虛線是兩位置連線的中垂線;C中I是圓環(huán)線圈中的電流,虛線過圓心且垂直圓環(huán)平面;D中是正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,虛線垂直于電場和磁場方向,磁場方向垂直紙面向外。其中,帶電粒子不可能做勻速直線運(yùn)動的是()2.(2018天津和平區(qū)二模)如圖所示,空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和水平的勻強(qiáng)磁場(垂直紙面向里)。一帶正電小球從O點(diǎn)靜止釋

2、放后,運(yùn)動軌跡為圖中OPQ所示,其中P為運(yùn)動軌跡中的最高點(diǎn),Q為與O同一水平高度的點(diǎn)。下列關(guān)于該帶電小球運(yùn)動的描述,正確的是()A.小球在運(yùn)動過程中受到的磁場力先增大后減小B.小球在運(yùn)動過程中電勢能先增加后減少C.小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒D.小球到Q點(diǎn)后將沿著QPO軌跡回到O點(diǎn)3.(2018天津?yàn)I海新區(qū)模擬)如圖所示,套在足夠長的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球,其質(zhì)量為m,電荷量為q,小球可在棒上滑動,現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向的且互相垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中。設(shè)小球電荷量不變,小球由靜止下滑的過程中()A.小球加速度一直增大B.小球速度先減小后增大,直到最后勻速運(yùn)動C.桿對小球的彈力一直減少

3、D.小球所受洛倫茲力一直增大,直到最后不變4.(2018山東日照三校聯(lián)考)如圖所示,勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里,勻強(qiáng)電場平行于斜面向下,斜面是粗糙的。一帶正電物塊以某一初速度沿斜面向上滑動,經(jīng)a點(diǎn)后到b點(diǎn)時(shí)速度減為零,接著又滑了下來。設(shè)物塊帶電荷量保持不變,則從a到b和從b回到a兩過程相比較()A.加速度大小相等B.摩擦產(chǎn)生熱量不相同C.電勢能變化量的絕對值不相同D.動能變化量的絕對值相同5.(2018天津模擬)電磁泵在目前的生產(chǎn)、科技中得到了廣泛應(yīng)用。如圖所示,泵體是一個(gè)長方體,ab邊長為l1,兩側(cè)端面是邊長為l2的正方形;流經(jīng)泵體內(nèi)的液體密度為,在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電導(dǎo)率為(電阻率的倒數(shù))

4、,泵體所在處有方向垂直向外的磁場B,把泵體的上下兩表面接在電壓為U(內(nèi)阻不計(jì))的電源上,則()A.泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極B.通過泵體的電流I=Ul1C.增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可獲得更大的抽液高度D.增大液體的電阻率可獲得更大的抽液高度二、多項(xiàng)選擇題6.(2018天津靜海月考)如圖所示,一正電荷束從左側(cè)沿垂直于電場線與磁感線方向入射后不能沿直線飛出,為了沿射入方向做直線運(yùn)動,可采用的方法是()A.將滑動變阻器滑片P向右滑動B.將電源正負(fù)極與AB板反接C.將極板間距離適當(dāng)減小D.使電荷束從右側(cè)射入7.(2018江蘇南京模擬)如圖所示,空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場,一個(gè)質(zhì)量為0.2

5、 kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上,在木板左端放置一個(gè)質(zhì)量為m=0.1 kg、帶正電q=0.2 C的滑塊,滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動摩擦力?，F(xiàn)對木板施加方向水平向左,大小為F=0.6 N的恒力,g取10 m/s2。則滑塊()A.開始做勻加速運(yùn)動,然后做加速度減小的加速運(yùn)動,最后做勻速直線運(yùn)動B.一直做加速度為2 m/s2的勻加速運(yùn)動,直到滑塊飛離木板為止C.速度為6 m/s時(shí),滑塊開始減速D.最終做速度為10 m/s的勻速運(yùn)動8.(2018河南聯(lián)考)如圖所示,在x軸的上方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E,在x軸的下方等腰三角形CDM

6、區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面由內(nèi)向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其中C、D在x軸上,C、D、M到原點(diǎn)O的距離均為a,現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從y軸上的P點(diǎn)由靜止釋放,設(shè)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為h,不計(jì)重力作用與空氣阻力的影響。下列說法正確的是()A.若h=B2a2q2mE,則粒子垂直CM射出磁場B.若h=B2a2q2mE,則粒子平行于x軸射出磁場C.若h=B2a2q8mE,則粒子垂直CM射出磁場D.若h=B2a2q8mE,則粒子平行于x軸射出磁場三、非選擇題9.(2018遼寧大連三校聯(lián)考)如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

7、B,方向垂直xOy平面向里,電場線平行于y軸。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球,從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出,經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場,恰能做勻速圓周運(yùn)動,從x軸上的N點(diǎn)第一次離開電場和磁場,MN之間的距離為l,小球過M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,求:(1)電場強(qiáng)度E的大小和方向;(2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大小;(3)A點(diǎn)到x軸的高度h。10.(2018河北衡水中學(xué)一調(diào))如圖所示,質(zhì)量m車為5.0 kg的小車以2.0 m/s的速度在光滑的水平面上向左運(yùn)動,小車上AD部分是表面粗糙的水平軌道,DC部分是14光滑圓弧軌道,整個(gè)軌道都是由絕緣材料制成

8、的,小車所在空間內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,電場強(qiáng)度E大小為50 N/C,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為2.0 T?，F(xiàn)有一質(zhì)量m為2.0 kg、帶負(fù)電且電荷量為0.10 C的滑塊以10 m/s 的水平速度向右沖上小車,當(dāng)它運(yùn)動到D點(diǎn)時(shí)速度為5 m/s?；瑝K可視為質(zhì)點(diǎn),g取10 m/s2,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。(1)求滑塊從A到D的過程中,小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能。(2)如果滑塊剛過D點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為76 N,求圓弧軌道的半徑r。(3)當(dāng)滑塊通過D點(diǎn)時(shí),立即撤去磁場,要使滑塊沖出圓弧軌道,求此圓弧軌道的最大半徑。11.(2018全國卷)如圖所示,在y0的區(qū)域存在方向沿y軸

9、負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E;在y0.2N,當(dāng)滑塊運(yùn)動后因受到向上的洛倫茲力,故Ffmax=(mg-qBv),當(dāng)FfmaxFf時(shí)滑塊做勻加速運(yùn)動,當(dāng)FfmaxFf時(shí)滑塊做加速度減小的加速運(yùn)動,當(dāng)qvmB=mg時(shí)滑塊有最大速度,則vm=mgqB=10m/s,之后滑塊做勻速運(yùn)動,所以選項(xiàng)A、D正確。8.AD解析粒子從P點(diǎn)到O點(diǎn)經(jīng)電場加速,Eqh=12mv2,粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動,Bqv=mv2r。若粒子恰好垂直CM射出磁場時(shí),其圓心恰好在C點(diǎn),如圖甲所示,其半徑為r=a。由以上兩式可求得P到O的距離h=B2a2q2mE,選項(xiàng)A正確;若粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動,恰好平行于x軸射出磁

10、場時(shí),其圓心恰好在CO中點(diǎn),如圖乙所示,其半徑為r=12a,由以上兩式可得P到O的距離h=B2a2q8mE,選項(xiàng)D正確。9.解析(1)小球在電場、磁場中恰能做勻速圓周運(yùn)動,其所受電場力必須與重力平衡,故有qE=mg,E=mgq。因重力的方向是豎直向下的,則電場力的方向應(yīng)為豎直向上。由于小球帶正電,所以電場強(qiáng)度方向豎直向上。(2)小球做勻速圓周運(yùn)動,O為圓心,MN為弦長,MOP=,如圖所示。設(shè)半徑為r,由幾何關(guān)系知l2r=sin。小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供,設(shè)小球做圓周運(yùn)動的速率為v,有qvB=mv2r。由速度的合成與分解知v0v=cos。由以上三式得v0=qBl2mcot。(3)

11、設(shè)小球到M點(diǎn)時(shí)的豎直速率為vy,它與水平分速度的關(guān)系為vy=v0tan。結(jié)合勻變速直線運(yùn)動規(guī)律vy2=2gh得h=q2B2l28m2g。答案(1)mgq豎直向上(2)qBl2mcot (3)q2B2l28m2g10.解析(1)設(shè)滑塊運(yùn)動到D點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1,小車在此時(shí)的速度大小為v2,物塊從A運(yùn)動到D的過程中,系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,有mv0-m車v=mv1+m車v2,解得v2=0。設(shè)小車與滑塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為E,則有E=12mv02+12m車v2-12mv12,解得E=85J。(2)設(shè)滑塊剛過D點(diǎn)時(shí)受到軌道的支持力為FN,則由牛頓第三定律可得FN=76N,由牛頓第二定律可得

12、FN-(mg+qE+qv1B)=mv12r,解得r=1m。(3)設(shè)滑塊沿圓弧軌道上升到最大高度時(shí),滑塊與小車具有共同的速度v,由動量守恒定律可得mv1=(m+m車)v,解得v=107m/s。設(shè)圓弧軌道的最大半徑為Rm,由能量守恒定律有12mv12=12(m+m車)v2+(mg+qE)Rm,解得Rm=0.71m。答案(1)85 J(2)1 m(3)0.71 m11.解析(1)11H在電場中做類平拋運(yùn)動,在磁場中做圓周運(yùn)動,運(yùn)動軌跡如圖所示。設(shè)11H在電場中的加速度大小為a1,初速度大小為v1,它在電場中的運(yùn)動時(shí)間為t1,第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離為s1。由運(yùn)動學(xué)公式有s1=v1t1h=1

13、2a1t12由題給條件,11H進(jìn)入磁場時(shí)速度的方向與x軸正方向夾角1=60。11H進(jìn)入磁場時(shí)速度的y分量的大小為a1t1=v1tan1聯(lián)立以上各式得s1=233h。(2)11H在電場中運(yùn)動時(shí),由牛頓第二定律有qE=ma1設(shè)11H進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小為v1v1=v12+(a1t1)2設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,11H在磁場中運(yùn)動的圓軌道半徑為R1,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qv1B=mv12R1由幾何關(guān)系得s1=2R1sin1聯(lián)立以上各式得B=6mEqh。(3)設(shè)12H在電場中沿x軸正方向射出的速度大小為v2,在電場中的加速度大小為a2,由題給條件得12(2m)v22=12mv12由牛頓第二定律有

14、qE=2ma2設(shè)12H第一次射入磁場時(shí)的速度大小為v2,速度的方向與x軸正方向夾角為2,入射點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為s2,在電場中運(yùn)動的時(shí)間為t2。由運(yùn)動學(xué)公式有s2=v2t2h=12a2t22v2=v22+(a2t2)2sin2=a2t2v2聯(lián)立以上各式得s2=s1,2=1,v2=22v1設(shè)12H在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R2,由式及粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑公式得R2=(2m)v2qB=2R1所以出射點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)。設(shè)12H進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)到第一次離開磁場的出射點(diǎn)的距離為s2,由幾何關(guān)系有s2=2R2sin2聯(lián)立式得,12H第一次離開磁場時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離為s2-s2=233(2-1)h。答案(1)233h(2)6mEqh(3)233(2-1)h7