1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业 二十七带电粒子在复合场中的运动(45分钟100分)一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分。15题为单选题,68题为多选题)1.带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3。不计空气阻力,则()A.h1=h2=h3B.h1h2h3C.h1=h2h3D.h1=h3h2【解析】选D。由竖直上
2、抛运动的最大高度公式得h1=,当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平速度,由能量守恒得mgh2+Ek=m=mgh1,所以h1h2;当加上电场时,由运动的独立性可知在竖直方向上有=2gh3,所以h1=h3,D正确。2.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()A.N板的电势高于M板的电势B.M板的电势等于N板的电势C.R中有由b向a方向的电流D.R中有由a向b方向的电流【解析】选D。根据左手定则可知正离子向上极板偏
3、转,负离子向下极板偏转,则M板电势高于N板电势。M板相当于电源的正极,那么R中有由a向b方向的电流,据以上分析可知本题正确选项为D。3.(2017唐山模拟)如图所示,两导体板水平放置,两板间电势差为U,带电粒子以某一初速度v0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,则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为世纪金榜导学号42722518()A.d随v0增大而增大,d与U无关B.d随v0增大而增大,d随U增大而增大C.d随U增大而增大,d与v0无关D.d随v0增大而增大,d随U增大而减小【解析】选A。设粒子从M点进入磁场
4、时的速度大小为v,该速度与水平方向的夹角为,故有v=,粒子在磁场中做匀速圆周运动,半径为r=,而MN之间的距离为d=2rcos,联立解得d=,选项A正确。【总结提升】带电粒子在组合场中运动问题的解题技巧带电粒子在组合场中的运动,实际上仍是一个力学问题,分析的基本思路:(1)弄清组合场的组成。(2)正确分析带电粒子的受力情况及运动特征。(3)画出粒子运动轨迹,灵活选择对应的运动规律列式求解。例如,带电粒子在电场中加速,一般选择动能定理;类平抛运动一般要进行运动的分解;圆周运动一般分析向心力等。4.如图所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y0的空间内,将一质
5、量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴沿y轴的负方向,以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,瞬间被安装在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y0的空间内运动,液滴在y0的空间内,根据液滴沿y轴负方向以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动可知,液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下,大小等于重力;进入y0)的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动,恰好通过坐标原点O,且水平切入半圆轨道并恰好沿轨道内侧运动,过N点水平进入第四象限,并在电场中运动(已知重力加速度为g)。世纪金榜导学号42722522(1
6、)判断小球的带电性质并求出其所带电荷量。(2)P点距坐标原点O至少多高?(3)若该小球以满足(2)中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限,通过N点开始计时,经时间t=2,小球距N点的距离s为多远?【解析】(1)小球进入第一象限正交的电场和磁场后,在垂直磁场的平面内做圆周运动,说明重力与电场力平衡,qE=mg得q=小球带正电(2)小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,设匀速圆周运动的速度为v,半径为r有:qvB=m小球恰能通过半圆轨道的最高点并沿轨道运动,有:mg=m由得:r=PO的最小距离为Y=2r=2(3)小球由O运动到N的过程中机械能守恒:mg2R+mv2=m由得:vN=根据运动的独立性可
7、知,小球从N点进入电场区域后,在x轴方向以速度vN做匀速直线运动,沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,则沿x轴方向有:x=vNt沿电场方向有d=at2a=2gt时刻小球距N点的距离:s=6R答案:(1)小球带正电(2)(3)6R【加固训练】(2017岳阳模拟)如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场时,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知ad=bc=R,忽
8、略粒子的重力。求:(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值。(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置。【解析】(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,有qv0B=qE当撤去磁场,保留电场时,带电粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由题知,粒子恰能从c点飞出,则水平方向有2R=v0t竖直方向有bc=at2因为qE=ma联立解得=(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示,设粒子离开矩形区域时的位置g距离b的距离为x,则由牛顿第二定律qv0B=m得r=由图中几何关系得r=Rta
9、n=R得=60,故粒子离开磁场时距离b的距离为x=ab-bc解得x=答案:(1)(2)【能力拔高题】(20分)(2016四川高考)如图所示,图面内有竖直线DD,过DD且垂直于图面的平面将空间分成、两区域。区域有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于图面的匀强磁场B(图中未画出);区域有固定在水平地面上高h=2l、倾角=的光滑绝缘斜面,斜面顶端与直线DD距离s=4l,区域可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出);C点在DD上,距地面高H=3l。零时刻,质量为m、带电荷量为q的小球P在K点具有大小v0=、方向与水平面夹角=的速度,在区域内做半径r=的匀速圆周运动,经C点水平进入区域。某时刻,不带
10、电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放,在某处与刚运动到斜面的小球P相遇。小球视为质点,不计空气阻力及小球P所带电量对空间电磁场的影响。l已知,g为重力加速度。世纪金榜导学号42722523(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小。(2)若小球A、P在斜面底端相遇,求释放小球A的时刻tA。(3)若小球A、P在时刻t=(为常数)相遇于斜面某处,求此情况下区域的匀强电场的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向。【解题指导】(1)带电小球在磁场中做匀速圆周运动:m=qv0B。(2)牛顿第二定律:F=ma。(3)匀变速直线运动位移公式:x=v0t+at2。【解析】(1)由题知,小球P在区域内做匀速圆周运
11、动,有m=qv0B代入数据解得B=(2)小球P在区域做匀速圆周运动转过的圆心角为,运动到C点的时刻为tC,则有tC=s-hcot=v0(t1-tC)小球A释放后沿着斜面运动的加速度为aA,与小球P在时刻t1相遇在斜面底端,有mAgsin=mAaA=aA(t1-tA)2联立方程得tA=(3-2)(3)设所求电场方向向下,在tA时刻释放小球A,小球P在区域运动的加速度为aP,有s=v0(t-tC)+aA(t-tA)2cosmg+qE=maPH-h+aA(t-tA)2sin=aP(t-tC)2联立相关方程解得E=若小球P与小球A在斜面底端相遇,则有t-tC=解得t=3若小球P与小球A在斜面顶端相遇,则有t-tC=解得t=5可得35所以-E,负号表明电场方向向上。所以电场强度最大为,方向竖直向上;电场强度最小为0。答案:(1) (2)(3-2)(3)场强极大值为,方向竖直向上;场强极小值为0关闭Word文档返回原板块
