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高考物理高频考点2012模拟题精选分类解析 高频考点34 带电小球在复合场中的运动.pdf

1、高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 1(2012 年 3 月江苏三校联考)狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子,其周围磁感线呈均匀辐射状分布(如图甲所示),距离它 r 处的磁感应强度大小为2kBr(k为常数),其磁场分布与负点电荷 Q 的电场(如图乙所示)分布相似。现假设磁单极子 S 和负点电荷 Q 均固定,有带电小球分别在 S 极和 Q 附近做匀速圆周运动。则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是 A若小球带正电,其运动轨迹平面可在 S 的正上方,如图甲所示 B若小球带正电,其运动轨迹平面可在 Q 的正下方,如图乙所示 C若小球带负电,其运动轨迹

2、平面可在 S 的正上方,如图甲所示 D若小球带负电,其运动轨迹平面可在 Q 的正下方,如图乙所示 错误。2(2012 年 3 月山东德州一模)如图甲所示,带负电的物块A 放在足够长的不带电的绝缘小车 B 上,两者均保持静止,置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,在 t=0 时刻用水平恒力F 向左推小车 B。已知地面光滑,AB 接触面粗糙,A 所带电荷量保持不变。图乙中关于 A、B 的 vt 图象大致正确的是 SQ 甲乙 q q高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 2.答案:C 开始 A、B 的速度时间图象,正确的是 C。3(2012 沈阳四校协作体联考)如图所示,甲带正

3、电,乙是不带电的绝缘物块,甲乙叠放在一起,置于粗糙的水平地板上,地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场,现用一水平恒力 F 拉乙物块,使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动,在加速运动阶段()A甲、乙两物块间的摩擦力不断增大 B甲、乙两物块间的摩擦力不断减小 C甲、乙两物块间的摩擦力保持不变 D乙物块与地面之间的摩擦力不断减小.答案:B 解析:甲、乙无相对滑动一起向左加速运动,由左手定则可判断出甲所受洛伦兹力向下,在加速运动阶段,乙对地面压力逐渐增大,乙与地面的摩擦力不断增大,选项 D 错误;整体的加速度逐渐减小;隔离甲,由牛顿第二定律,f=ma,甲、乙两物块间的摩擦力 f 不断减小,选项 B 正确

4、 AC 错误。第 12 题图 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 4(江苏南通市 2012 届高三第一学期期末)如图所示,两竖直平行板间同时存在匀强电场和匀强磁场,电场的场强为E、方向水平向右,磁场的磁感应强度为 B、方向与电场垂直且水平向里一带电液滴以竖直向下的初速度 v0=E/B 进入电、磁场区域,最终能飞出该区域则液滴在电、磁场中 A做匀速直线运动 B做匀变速曲线运动 C运动速度逐渐减小 D机械能逐渐减小 4.答案:D 解析:带电液滴以竖直向下的初速度 v0=E/B 进入电、磁场区域,所受重力向下,带电液滴运动速度逐渐增大,洛伦兹力增大,克服电场力做功,电

5、势能增大,机械能逐渐减小,选项 D 正确。5.(2012 年 2 月福建晋江四校第二次联考)如图所示,在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器,板间距离为 d,电容为 C,上板B 接地。现有大量质量均为 m、带电量均为 q 的小油滴,以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入,第一滴油滴正好落到下板 A 的正中央 P 点。如果能落到 A 板的油滴仅有 N 滴,且第 N+1 滴油滴刚好能飞离电场,假定落到 A 板的油滴的电量能被板全部吸收,不考虑油滴间的相互作用,重力加速度为 g,则下列说法正确的是()A落到 A 板的油滴数 N=234Cdmgq B落到 A 板的油滴数 N=2

6、2Cdmgq C第 N+1 滴油滴通过电场的整个过程所增加的动能等于 38mgd D第 N+1 滴油滴通过电场的整个过程所减少的机械能等于45mgd v0 B E+_ 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 联立解得:落到 A 板的油滴数 N=234Cdmgq,选项 A 正确 B 错误。第 N+1 滴油滴通过电场的整个过程所增加的动能等于 qU/2+mgd/2=7mgd/8,选项 C 错误。第 N+1 滴油滴通过电场的整个过程所减少的机械能等于克服电场力做功 qU/2=3mgd/8,选项 D 错误。6.(2012 山东日照期末)在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁

7、场,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从M 点以初速度 v0 水平抛出,小球着地时的速度为 v1,在空中的飞行时间为 t1。若将磁场撤除,其它条件均不变,那么小球着地时的速度为 v2,在空中飞行的时间为 t2。小球所受空气阻力忽略不计,则关于 v1 和 v2、t1和 t2 的的大小判断正确的是 A2121,ttvv B2121,ttvv C2121,ttvv D21vv,1t2t.答案:D 解析:由于洛伦兹力不做功,21vv;由左手定则可知,洛伦兹力向上,存在磁场时,小球在空中的飞行时间长,1t2t,选项 D 正确。7(浙江省 2012 年 2 月四校联考)如

8、图所示,在水平向右的匀强电场中以竖直和水平方向建立直角坐标系,一带负电的油滴从坐标原点以初速度 v0 向第一象限某方向抛出,当油滴运动到最高点A(图中未画出)时速度为 vt,试从做功与能量转化角度y x v0 E O 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 分析此过程,下列说法正确的是:A若 vtv0,则重力和电场力都对油滴做正功引起油滴动能增大 B若 vtv0,则油滴电势能的改变量大于油滴重力势能的改变量 C若 vt=v0,则 A 点一定位于第二象限 D若 vt=v0,则 A 点可能位于第一象限 8(2012 南京四校联考)如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里

9、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 b ()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运动时,在电场中的电势能一定减小 D在电场中运动时,动能一定减小 答案:C 解析: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点穿出。O点与 O 点连线

10、一定垂直于电场线。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,由于不知粒子 b 的电性,不能判断出穿出位置在 O点下方还是上方,选项 AB 错误;粒子在电场中运动,电场力做正功,电势能减小,动能增大,选项 C 正确 D 错误。高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 9(19分)(2012年5月福建厦门模拟)如图(a)所示,有两级光滑的绝缘平台,高一级平台距离绝缘物块的中心的高度为h,低一级平台高度是高一级平台高度的一半。绝缘物块放在水平地面上,物块与地面间的动摩擦力为f,一轻质弹簧一端连接在绝缘

11、物块的中心,另一端固定在墙面上。边界左边存在着正交的匀强电场和交变磁场,电场强度为E,磁感应强度变化情况如图(b)所示,磁感强度大小均为B0有一质量为m、带负电的小球从高一级平台左边缘以一定初速度滑过平台后,垂直于边界在t=T/4时刻进入复合场,刚进入复合场时磁场方向向外且为正值。小球以不变的速率运动至点处恰好与绝缘物块发生正碰,碰撞过程没有能量损失(碰撞时间不计)。碰撞后小球恰能垂直于边界返回低一级平台上,而绝缘物块从点向右运动到最远点,、间的距离为s,(重力加速度为g)求:(1)交变磁场变化的周期T;(2)小球从高一级平台左边缘滑出的初速度v;(3)绝缘物块从点运动至点时,弹簧具有的弹性势

12、能Ep.高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 .解:(1)带电小球垂直于边界进入复合场,做匀速圆周运动,则有:qE=mg (2分)带电小球做匀速圆周运动由洛仑兹力提供向心力。且经过半个圆周到达点,碰后再经过半个圆周回到二级平台。设小球做匀速圆周运动的周期为T。根据带电粒子在磁场运动的周期公式T=02qBm(1分)因为T/4=T/2,即T=2T (1分)由消去q,得交变磁场变化的周期T=04gBE (2分)由牛顿第二定律有:qvB0=m rv 2 (2分)由几何关系有:r=h/2 (1分)联立,解得:v=EghB20 (2分)(3)设小球碰后的速度大小为v,碰后做匀

13、速圆周运动的半径为r,由牛顿第二定律有qvB0=m rv 2 由几何关系有r=h/4(1分)联立解得v=EghB40 (1分)设碰后物块获得的动能为Ek,因碰撞过程无能量损失,有 21 mv2=21 mv2+Ek (2分)物块由C到D过程由能量守恒得:Ek=fs+Ep (2分)联立解得Ep=22202323EhBmqfs (2分)10(2012 山东高密模拟)如图所示,位于竖直平面内的坐标系 xoy,在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,还有沿 x 轴负方向的匀强电场,场强大小为 E在其第一象限空间有沿 y高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊

14、跃来稿,稿酬丰厚。 轴负方向的、场强为EE34的匀强电场,并在 yh 区域有磁感应强度也为 B的垂直于纸面向里的匀强磁场一个带电荷量为 q 的油滴从图中第三象限的P 点得到一初速度,恰好能沿 PO 作直线运动(PO 与 x 轴负方向的夹角为=37O),并从原点 O 进入第一象限已知重力加速度为 g,sin37o=0.6,cos37o=0.8,求:(1)油滴的电性。(2)油滴在 P 点得到的初速度大小。(3)油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标值。解析(18 分)(1)油滴带负电.(3 分)圆周运动,路径如图,最后从 x 轴上的点离开第一象限 由匀速运动位移为hhs3537sin1知

15、Ph xEE34By O EB 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 运动时间:EBhBEhvst353511(2 分)由几何关系和圆周运动的周期关系式qBmT2知由的圆周运动时间为 gBEqBgqETt1357434218037360742 (1 分)由对称性知从的时间13tt 11.(20 分)(浙江省六校 2012 年 2 月联考)如图所示,板长为 L 的平行板电容器倾斜固定放置,极板与水平线夹角=300,某时刻一质量为 m,带电量为 q 的小球由正中央 A 点静止释放,小球离开电场时速度是水平的,(提示:离开的位置不一定是极板边缘)落到距离 A 点高度为

16、h 的水平面处的 B 点,B 点放置一绝缘弹性平板 M,当平板与水平夹角 a=450 时,小球恰好沿原路返回 A 点求:(1)电容器极板间的电场强度 E;(2)平行板电容器的板长 L;(3)小球在 AB 间运动的周期 T 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 解析(20 分):(1)带电粒子沿水平方向做匀加速运动可知 qEcos=mg,2 分 解得:E=2 33mgq。3 分 12(18 分)(2012 年 2 月山西四校联考)有一个带正电的小球,质量为 m、电荷量为 q,静止在固定的绝缘支架上现设法给小球一个瞬时的初速度 v0 使小球水平飞出,飞出时小球的电荷量

17、没有改变同一竖直面内,有一个固定放置的圆环(圆环平面保持水平),环的直径略大于小球直径,如图所示空间所有区域分布着竖直方向的匀强电场,垂直纸面的匀强磁场分布在竖直方向的带状区域中,小球从固定的绝缘支架水平飞出后先做匀速直线运动,后做匀速圆周运动,竖直进入圆环已知固定的绝缘支架与固定放置的圆环之间水平距离为 2s,支架放小球处与圆环之间的竖直距离为 s,v0 2gs,小球所受重力不能忽略求:高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。(1)空间所有区域分布的匀强电场的电场强度 E 的大小和方向;(2)垂直纸面的匀强磁场区域的最小宽度L,磁场磁感应强度B的大小和方向;(3)小

18、球从固定的绝缘支架水平飞出到运动到圆环的时间 t.(18 分)解析:(1)小球水平飞出,由平衡条件得 mgqE,(2 分)解得电场强度 Emgq (2 分)方向竖直向上 (1 分)(2)由题意可知,垂直纸面的匀强磁场区域最小宽度为 s (2 分)要使小球准确进入圆环,所加磁场的方向为垂直纸面向外。(1 分)由于重力与电场力平衡,带电小球进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动,轨迹半径 Rs,(1 分)qv0BRmv20 (2 分)解得磁感应强度 Bmv0qs(2 分)高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 答案(1)mgq 方向竖直向上(2)mv0qs (3)sv0(

19、12)。13.(14 分)(2012 年 2 月福建晋江四校第二次联考)如图所示,位于竖直平面内的坐标系 xoy,在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为 B=0.5T,还有沿 x 轴负方向的匀强电场,场强大小为E=2N/C在其第一象限空间有沿 y 轴负方向的、场强大小也为 E 的匀强电场,并在 yh=0.4m 的区域有磁感应强度也为 B 的垂直于纸面向里的匀强磁场一个带电荷量为 q 的油滴从图中第三象限的 P 点得到一初速度,恰好能沿 PO 作匀速直线运动(PO 与 x 轴负方向的夹角为=45O),并从原点 O 进入第一象限已知重力加速度 g=10m/s2,

20、问:油滴在第三象限运动时受到的重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比,并指出油滴带何种电荷;油滴在 P 点得到的初速度大小?油滴在第一象限运动的时间。.解析:油滴带负电.油滴受三个力作用(见右图),设油滴质量为 m:PhxEE34By O EB 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 由平衡条件有 qvBsin45=qE,mgtan45=qE,重力、电场力、洛伦兹力三力的大小之比为 mgqEqvB=112。由 qvBsin45=qE 可得油滴在 P 点得到的初速度大小 v=2 E/B=42 m/s。油滴在第一象限运动的时间。液滴进入第一象限,由电场力和重力大小相等可知

21、,油滴先做匀速直线运动,进入 yh 的区域后做匀速圆周运动,轨迹如图所示,最后从 x 轴上的 N 点离开第一象限。由匀速运动位移为 s1=2 h,运动时间:t1=s1/v=0.1s。(2 分)液滴由做圆周运动,qvB=mv2/R,而 qvB=2 mg,解得 R=22vg 由的圆周运动时间为 t2=R/2v=v/(22 g)=/5=0.628s。.由对称性知从的时间 t3=t1=0.1s。s1/v=0.1s。s1/v=0.1s。13tt 在第一象限运动的总时间 t=t1+t2+t3=0.828s。(1 分)14.(18 分)(2012 年 2 月深圳第一次调研)如图所示,光滑的绝缘平台水平固定,

22、在平台右下方有相互平行的两条边界 MN 与 PQ,其竖直距离为 h=1.7m,两边界间存在匀强电场和磁感应强度为 B=0.9T 且方向垂直纸面向外的匀强磁场,MN 过平台右端并与水平方向呈=37在平台左端放一个可视为质点的 A 球,其质量为 mA=0.17kg,电量为h AvA MNP Q 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 q=+0.1C,现给 A 球不同的水平速度,使其飞出平台后恰好能做匀速圆周运动g取 10m/s2(1)求电场强度的大小和方向;(2)要使 A 球在 MNPQ 区域内的运动时间保持不变,则 A 球的速度应满足的条件?(A 球飞出 MNPQ 区

23、域后不再返回)(3)在平台右端再放一个可视为质点且不带电的绝缘 B 球,A 球以 vA0=3m/s的速度水平向右运动,与 B 球碰后两球均能垂直 PQ 边界飞出,则 B 球的质量为多少?9解:(1)A 球能做圆周运动,必须有:qE=mAg 解得:E=17N/C。电场强度方向竖直向上。(2)球在区域内的运动时间保持不变,AMNPQ必须从边界 MN 飞出,如图所示,最大半径满足:R+Rcos=hcos,A 球在区域内MNPQ做匀速圆周运动,有 qvAB=mvA2/R 联立解得 vA=0.4m/s。依题意,A 球速度必须满足:00)的点电荷,在 xOy 平面内有一质量为 m,电量为-q 的微粒绕原点

24、 O 沿图示方向做匀速圆周运动。若该微粒的圆周运动可以等效为环形电流,求此等效环形电流强度 I。(重力加速度为 g)15.(19 分)解析:该微粒受到重力 mg、洛伦兹力 FB、库仑力 FE 三个力的作用,方向如图所示。FB=qvB,FE=kq2/R2,v=r 再由几何关系 r=htan,R=h/cos,微粒沿 z 轴受力平衡,FE cos mg=0,微粒在 xOy 平面内做匀速圆周运动,FE sin FB=m2r 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 联立解得:2+2gh-g/h=0。解得:=(2-1)gh 或=-(2-1)gh(不合题意,舍去)微粒圆周运动周期

25、 T=2/等效电流强度,I=q/T=2-12qgh。16 在科技馆中有一种弹球游戏,其原理可以简化为如下图所示模型。有一矩形水平平台 abcd,e 和 f 分别为 ad、bc 的中点,平台的高度为 5m,ab 长度为 10m,在平台上方存在着水平向里 E=10V/m 的匀强电场和竖直方向的匀强磁场 B=1T,其余地方无电场和磁场。某时刻小球 2 从 f 点的正下方以速度 v2=4m/s 沿 gh 水平向右弹出,之后带电量为 q=+1C 的绝缘小球 1 以速度 v1 沿 ef 方向水平向右弹出,且 efgh 在同一直线上。为使小球 1 能砸到小球 2,不计一切摩擦,(g 取10m/s2)。求:(1)小球 1 速度1v 的大小和匀强磁场 B 的方向。(2)小球 1 应该比小球 2 晚多长时间弹出。高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。

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