（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測(cè)（十六）吃透“三場(chǎng)特性”探秘復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題（含解析）

（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測(cè)（十六）吃透“三場(chǎng)特性”探秘復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題（含解析）1.如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，一帶電油滴在電場(chǎng)力和重力的作用下，沿虛線所示的運(yùn)動(dòng)軌跡從a運(yùn)動(dòng)到b。若油滴在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和重力勢(shì)能之和為E1，重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和為E2，則E1、E2的變化情況是()AE1增加，E2增加BE1增加，E2減小CE1不變，E2減小 DE1不變，E2不變解析：選B根據(jù)題圖所示的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，油滴帶負(fù)電，受到向上的電場(chǎng)力大于重力，合力做正功，動(dòng)能增加，所以油滴在運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能和重力勢(shì)能之和E2減小，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，所以重力勢(shì)能和動(dòng)能之和E1增加，B正確。2.(2018·全國名校模擬)如圖所示，表面光滑的絕緣細(xì)桿傾斜固定放置，Q點(diǎn)處固定一點(diǎn)電荷。一帶電小圓環(huán)套在該絕緣細(xì)桿上，從細(xì)桿上P點(diǎn)處由靜止釋放，沿細(xì)桿上滑到O點(diǎn)時(shí)靜止。帶電小圓環(huán)可視為點(diǎn)電荷，則()A小圓環(huán)所帶電荷和固定點(diǎn)電荷一定是同種電荷B小圓環(huán)所帶電荷和固定點(diǎn)電荷一定是異種電荷C小圓環(huán)上滑過程中，電勢(shì)能不變D小圓環(huán)上滑過程中，電勢(shì)能增大解析：選A小圓環(huán)從P點(diǎn)由靜止釋放，沿細(xì)桿上滑到O點(diǎn)時(shí)靜止，說明固定點(diǎn)電荷與小圓環(huán)之間為排斥力，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；排斥力使小圓環(huán)沿細(xì)桿上滑，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2018·自貢模擬)如圖所示，兩豎直平行板間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向水平向左，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與電場(chǎng)垂直且水平向里。一帶正電液滴以豎直向下的初速度v0進(jìn)入電、磁場(chǎng)區(qū)域，最終能飛出該區(qū)域。則帶電液滴在電、磁場(chǎng)區(qū)域中()A做勻速直線運(yùn)動(dòng) B做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小 D機(jī)械能逐漸減小解析：選D帶電液滴進(jìn)入電、磁場(chǎng)中時(shí)，由題意可知，帶電液滴受電場(chǎng)力、重力、洛倫茲力，電場(chǎng)力等于洛倫茲力，所以重力使其做加速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的增大，洛倫茲力的大小增大，方向隨速度方向的變化而變化，所以帶電液滴將向右做變加速曲線運(yùn)動(dòng)，故A、B錯(cuò)誤；由題意可知，帶電液滴向右偏離并射出電、磁場(chǎng)，則運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大，故C錯(cuò)誤；由上述分析可知，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，則機(jī)械能減小，故D正確。4(2019屆高三·黃岡中學(xué)模擬)質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具。如圖所示鉛盒A中的放射源放出大量的帶正電粒子(可認(rèn)為初速度為零)，從狹縫S1進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)加速后，再通過狹縫S2，最后從小孔G垂直于MN射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是以直線MN為切線、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向外、半徑為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)在MN上的F點(diǎn)(圖中未畫出)接收到該粒子，且GF R。則該粒子的比荷為(粒子的重力忽略不計(jì))()A. B.C. D.解析：選C粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。設(shè)粒子被加速后獲得的速度為v，由動(dòng)能定理有，qUmv2，由幾何關(guān)系可得，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角60°，則粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r，又Bqvm，解得，故C正確。5多選如圖所示，帶等量異種電荷的平行金屬板a、b處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。不計(jì)重力的帶電粒子沿OO方向從左側(cè)垂直于電、磁場(chǎng)射入，從右側(cè)射出a、b板間區(qū)域時(shí)動(dòng)能比射入時(shí)小；要使粒子射出a、b板間區(qū)域時(shí)的動(dòng)能比射入時(shí)大，可采用的措施是()A適當(dāng)減小兩金屬板的正對(duì)面積B適當(dāng)增大兩金屬板間的距離C適當(dāng)減小勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度D使帶電粒子的電性相反解析：選AC粒子在電、磁場(chǎng)中，動(dòng)能逐漸減小，說明電場(chǎng)力做負(fù)功，因洛倫茲力不做功，則電場(chǎng)力小于洛倫茲力，若減小兩金屬板的正對(duì)面積，場(chǎng)強(qiáng)E，S減小，Q不變，E增大，電場(chǎng)力變大，當(dāng)電場(chǎng)力大于洛倫茲力時(shí)，粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，射出時(shí)動(dòng)能變大，A項(xiàng)正確；當(dāng)增大兩金屬板間的距離時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)洛倫茲力減小，可能小于電場(chǎng)力，粒子可能向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，射出時(shí)動(dòng)能變大，C項(xiàng)正確；當(dāng)改變粒子電性時(shí)，其所受電場(chǎng)力、洛倫茲力大小不變，方向均反向，所以射出時(shí)動(dòng)能仍然減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6多選(2018·全國名校模擬)如圖所示，區(qū)域中有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域中只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不同的離子(不計(jì)重力)從左側(cè)進(jìn)入兩個(gè)區(qū)域，在區(qū)域中都沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在區(qū)域中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡都相同，則關(guān)于這些離子說法正確的是()A離子一定都帶正電B這些離子進(jìn)入?yún)^(qū)域的初速度相等C離子的比荷一定相同D這些離子的初動(dòng)量一定相同解析：選BC由題意知，不同的離子通過區(qū)域時(shí)都不偏轉(zhuǎn)，說明受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力相等，即EqB1qv，故離子的初速度相等，若為正離子，則電場(chǎng)力向下，洛倫茲力向上；若為負(fù)離子，則電場(chǎng)力向上，洛倫茲力向下，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；不同的離子進(jìn)入?yún)^(qū)域后，其偏轉(zhuǎn)半徑相同，由公式R可知，它們的比荷相同，選項(xiàng)C正確；由于離子的質(zhì)量不一定相等，所以無法判斷初動(dòng)量是否相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置環(huán)形加速器，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢(shì)都為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩極板間的電場(chǎng)中加速。每當(dāng)粒子離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場(chǎng)中一次次加速，動(dòng)能不斷增大，而在環(huán)形區(qū)域內(nèi)繞行半徑不變(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R)。下列關(guān)于環(huán)形加速器的說法正確的是()A環(huán)形區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Bn與加速次數(shù)n之間的關(guān)系為B環(huán)形區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Bn與加速次數(shù)n之間的關(guān)系為 CA、B板之間的電壓可以始終保持為UD粒子每次繞行一圈所需的時(shí)間tn與加速次數(shù)n之間的關(guān)系為 解析：選B因粒子每繞行一圈，其增加的能量為qU，所以繞行第n圈時(shí)獲得的總動(dòng)能為mvn2nqU，得第n圈的速度vn 。在磁場(chǎng)中，由牛頓第二定律得qBnvnm，解得Bn ，所以 ，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；如果A、B板之間的電壓始終保持為U，粒子在A、B兩極板之間飛行時(shí)，電場(chǎng)對(duì)其做功qU，從而使之加速，在磁場(chǎng)內(nèi)飛行時(shí)，電場(chǎng)又對(duì)粒子做功qU，從而使之減速，粒子繞行一周電場(chǎng)對(duì)其所做總功為零，動(dòng)能不會(huì)增加，達(dá)不到加速效果，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)t得tn2R，得 ，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8多選(2018·北京燕博園模擬)如圖甲所示，一質(zhì)量m0.5 kg、電荷量q1×102 C的物塊靜止在絕緣的粗糙水平面上，在物塊所在的足夠大的空間內(nèi)，加一與水平方向夾角37°、斜向右下方的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E1×103 V/m。物塊在電場(chǎng)力的作用下開始運(yùn)動(dòng)，物塊運(yùn)動(dòng)后還受到空氣阻力，其大小與速度的大小成正比。物塊的加速度a與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。已知sin 37°0.6，cos 37°0.8，重力加速度g取10 m/s2。以下判斷正確的是()A物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為Bt2 s時(shí)物塊的動(dòng)能為56.25 JCt3 s時(shí)物塊受到的空氣阻力為5 ND前5 s內(nèi)合外力對(duì)物塊做的功為100 J解析：選ABD由題圖乙可知，t0時(shí)物塊的加速度a010 m/s2，且t0時(shí)物塊受到的空氣阻力為零，對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可得，Eqcos (mgEqsin )ma0，解得，故A選項(xiàng)正確；t2 s時(shí)物塊的速度由題圖乙中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積可得，v×2×(105)m/s15 m/s，物塊的動(dòng)能Ekmv256.25 J，故B選項(xiàng)正確；由題圖乙可知t3 s時(shí)物塊的加速度大小a12.5 m/s2，對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可得，Eqcos (mgEqsin )Ffma1，解得Ff3.75 N，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖乙可知t4 s時(shí)物塊的加速度減為零，此后物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由題圖乙中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積可得，物塊的最大速度vm20 m/s，由動(dòng)能定理可知，合外力對(duì)物塊做的功等于物塊動(dòng)能的變化量，即WEkmvm2100 J，故D選項(xiàng)正確。9多選質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，從傾角為的粗糙絕緣斜面(動(dòng)摩擦因數(shù)<tan )上由靜止釋放，斜面足夠長，整個(gè)斜面置于方向水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說法中正確的是()A小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)做加速度增大、速度也增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)C小球最終在斜面上做勻速運(yùn)動(dòng)D小球在斜面上下滑過程中，對(duì)斜面壓力剛好為零時(shí)小球的速率為解析：選BD由<tan 知，小球沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，由左手定則可知小球受到垂直于斜面向上的洛倫茲力的作用，且隨小球速度的增大而增大，所以斜面對(duì)小球的支持力減小，滑動(dòng)摩擦力減小，重力沿斜面向下的分力不變，所以小球做加速度逐漸增大的變加速直線運(yùn)動(dòng)，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；當(dāng)斜面對(duì)小球的支持力減為零時(shí)，垂直于斜面向上的洛倫茲力等于重力垂直于斜面的分力，可得小球的速度為，故D項(xiàng)正確。10多選(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市聯(lián)考)自行車速度計(jì)利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動(dòng)速率。如圖甲所示，自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近霍爾傳感器一次，傳感器會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓。圖乙為霍爾元件的工作原理圖，當(dāng)磁場(chǎng)靠近霍爾元件時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)定向運(yùn)動(dòng)的自由電荷在磁場(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差，即為霍爾電勢(shì)差。下列說法正確的是()A根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車車輪的半徑即可獲知車速大小B自行車的車速越大，霍爾電勢(shì)差越高C圖乙中霍爾元件的電流I是由正電荷定向移動(dòng)形成的D如果長時(shí)間不更換傳感器的電源，霍爾電勢(shì)差將減小解析：選AD根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)可知車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，若再已知自行車車輪的半徑，根據(jù)v2rn即可獲知車速大小，選項(xiàng)A正確；根據(jù)霍爾效應(yīng)傳感器原理可知qBqv，UBdv，即霍爾電勢(shì)差只與磁感應(yīng)強(qiáng)度、霍爾元件的厚度以及電子(即導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷)定向移動(dòng)的速率有關(guān)，與車速無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；題圖乙中霍爾元件的電流I是由電子定向移動(dòng)形成的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如果長時(shí)間不更換傳感器的電源，則會(huì)導(dǎo)致電子定向移動(dòng)的速率減小，故霍爾電勢(shì)差將減小，選項(xiàng)D正確。11多選如圖所示，在x軸上方存在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸下方存在方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)從原點(diǎn)O與x軸成30°角斜向上射入磁場(chǎng)，且在x軸上方運(yùn)動(dòng)的半徑為R。則()A粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到O點(diǎn)B粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為C粒子射入磁場(chǎng)后，第二次經(jīng)過x軸時(shí)與O點(diǎn)的距離為3RD粒子在x軸上方和下方的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為 12解析：選CD根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力的方向可知，粒子運(yùn)動(dòng)的過程中始終處于磁場(chǎng)內(nèi)，且離O點(diǎn)越來越遠(yuǎn)，粒子一定不能回到O點(diǎn)，A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，粒子在一次周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)，在x軸上方運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1T，在x軸下方運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2T，粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1t2，B錯(cuò)誤；根據(jù)Bqvm得：r，易知在x軸下方的軌跡半徑是在x軸上方的2倍，即r2R，由粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角及幾何關(guān)系可知，粒子射入磁場(chǎng)后第一次經(jīng)過x軸時(shí)與O點(diǎn)的距離為R，第二次經(jīng)過x軸時(shí)與第一次經(jīng)過x軸時(shí)的距離為2R，所以第二次經(jīng)過x軸時(shí)與O點(diǎn)的距離為3R，C、D正確。12多選如圖所示，長為L、傾角為的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小球，以初速度v0從斜面底端A點(diǎn)開始沿斜面上滑，當(dāng)?shù)竭_(dá)斜面頂端B點(diǎn)時(shí)，速度仍為v0，則下列說法正確的是()A若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值一定為BA、B兩點(diǎn)間的電壓一定等于C小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在A點(diǎn)的電勢(shì)能D若該電場(chǎng)是斜面中點(diǎn)正上方某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的，則Q一定是正電荷解析：選AB小球沿斜面從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中有，qUmgLsin mv02mv02，可得U，B正確；若電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，由公式UEd知，當(dāng)兩點(diǎn)間的電壓一定時(shí)，間距越大，電場(chǎng)強(qiáng)度越小，故電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值為E，A正確；小球沿斜面上滑過程中，重力做負(fù)功，故電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，C錯(cuò)誤；若該電場(chǎng)是斜面中點(diǎn)正上方某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的，離電荷遠(yuǎn)的A點(diǎn)電勢(shì)高，所以Q一定是負(fù)電荷，D錯(cuò)誤。13.多選如圖所示，空間存在方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)有一絕緣的足夠長的直桿，它與水平面的傾角為，一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電小球套在直桿上，從A點(diǎn)由靜止沿桿下滑，小球與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在小球以后的運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是()A小球下滑的最大速度為vmB小球下滑的最大加速度為amgsin C小球的加速度一直在減小D小球的速度先增大后不變解析：選BD小球開始下滑時(shí)有mgsin (mgcos qvB)ma，隨v增大，a增大，當(dāng)v時(shí)，a達(dá)到最大值gsin ，此時(shí)洛倫茲力等于mgcos ，支持力等于0；此后隨著v增大，洛倫茲力增大，支持力增大，下滑過程中有mgsin (qvBmgcos )ma，隨v增大，a減小，當(dāng)vm時(shí)，a0，此時(shí)小球受力平衡，速度不變，所以小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，v先增大后不變；a先增大后減小，所以B、D正確。14.多選如圖所示，半徑為R的光滑半圓弧絕緣軌道固定在豎直面內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向里。一可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的小球由軌道左端A無初速度滑下，當(dāng)小球滑至軌道最低點(diǎn)C時(shí)，給小球再施加一始終水平向右的外力F，使小球能以保持不變的速率滑過軌道右側(cè)的D點(diǎn)。若小球始終與軌道接觸，重力加速度為g，則下列判斷正確的是()A小球在C點(diǎn)受到的洛倫茲力大小為qBB小球在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小為3mgqBC小球從C到D的過程中，外力F的大小保持不變D小球從C到D的過程中，外力F的功率逐漸增大解析：選AD小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理得mgRmv2，解得v，故小球在C點(diǎn)受到的洛倫茲力大小為F洛qBvqB，故A正確；由左手定則可知，小球向右運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力的方向向上，則有NqvBmg，解得N3mgqB，故B錯(cuò)誤；小球從C到D的過程中速率不變，由受力分析得mgsin Fcos ，速度方向與水平方向夾角變大，重力沿切線方向的分力增大，所以水平外力F的大小增大，故C錯(cuò)誤；小球從C到D的過程中，速率不變，而洛倫茲力和支持力不做功，所以外力F的功率與小球克服重力做功的功率大小相等，由運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知，小球從C向D運(yùn)動(dòng)的過程中，豎直方向的分速度越來越大，所以小球克服重力做功的功率增大，外力F的功率也增大，故D正確。