1、高考资源网（） 您身边的高考专家温馨提示： 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。专题检测卷(十三)带电粒子在组合场、复合场中的运动(45分钟100分)一、选择题(本大题共7小题,每小题8分,共56分。每小题至少一个选项正确)1.(2013南宁模拟)如图所示,从离子源发射出的正离子,经加速电压U加速后进入相互垂直的电场(E方向竖直向上)和磁场(B方向垂直纸面向外)中,发现离子向上偏转。要使此离子沿直线通过电磁场,需要()A.增加E,减小BB.增加E,减小UC.适当增加UD.适当减小B2.利用如图所示的方法可以测得金属导体
2、中单位体积内的自由电子数n,现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当通以图示方向电流I时,在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是()A.上表面电势高B.下表面电势高C.该导体单位体积内的自由电子数为D.该导体单位体积内的自由电子数为3.(2013佛山一模)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是()A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带负电C.在B2磁场中运动半径越大的粒
3、子,质量越大D.在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷越小4.环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,如图所示,比荷相等的正、负离子由静止都经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向同时注入对撞机的高真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B。正、负离子在环状空腔内只受洛伦兹力作用而沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,然后在碰撞区迎面相撞,不考虑相对论效应,下列说法正确的是()A.所加的匀强磁场的方向应垂直圆环平面向外B.若加速电压一定,离子的比荷越大,磁感应强度B越小C.磁感应强度B一定时,比荷相同的离子加速后,质量大的离子动能小D.对于给定的正、负离子,加速电压
4、U越大,离子在环状空腔磁场中的运动时间越长5.(2013珠海一模)一束几种不同的正离子,垂直射入有正交的匀强磁场和匀强电场区域里,离子束保持原运动方向未发生偏转,接着进入另一匀强磁场,发现这些离子分成几束,如图所示。对这些正离子,可得出结论()A.它们的动能一定各不相同B.它们的电量一定各不相同C.它们的质量一定各不相同D.它们的比荷一定各不相同6.(2013东城区一模)质量为m,带电量为q的小物块,从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是()A.小物块一定带正电荷B.
5、小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C.小物块在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动D.小物块在斜面上下滑过程中,当小物块对斜面压力为零时的速率为7.(2013西安一模)在地面附近的空间中有水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场的方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成角的直线MN运动,如图所示。由此可判断下列说法正确的是()A.如果油滴带正电,则油滴从M点运动到N点B.如果油滴带正电,则油滴从N点运动到M点C.如果电场方向水平向右,则油滴从N点运动到M点D.如果电场方向水平向左,则油滴从N点运动到M点二、计算题(本大题共3小题,共44分。需写出规范的解题步骤)8.
6、(13分)(2013桂林一模)如图所示,在直角坐标系的第、象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,在x=-2L与y轴之间的第、象限内存在大小相等、方向相反的匀强电场,场强方向如图所示。在A(-2L,L)到C(-2L,0)的连线上连续分布着电荷量为+q、质量为m的粒子。从t=0时刻起,这些带电粒子依次以相同的速度v0沿x轴正方向射出。从A点射出的粒子刚好沿如图所示的运动轨迹(轨迹与x轴的交点为OC的中点)从y轴上A(0,-L)沿x轴正方向进入磁场。不计粒子的重力及它们间的相互作用,不考虑粒子间的碰撞。(1)求电场强度E的大小;(2)若匀强磁场的磁感应强度B=,求从A点进入磁场的粒子返回到直线x=-2
7、L时的位置坐标。9.(14分)(2013西安一模)在地面附近的真空中,存在着竖直向上的匀强电场和垂直电场方向水平向里的匀强磁场,如图甲所示。磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。该区域中有一条水平直线MN,D是MN上的一点。在t=0时刻,有一个质量为m、电荷量为+q的小球(可看作质点),从M点开始沿着水平直线以速度v0做匀速直线运动,t0时刻恰好到达N点。经观测发现,小球在t=2t0至t=3t0时间内的某一时刻,又竖直向下经过直线MN上的D点,并且以后小球多次水平向右或竖直向下经过D点。求:(1)电场强度E的大小。(2)小球从M点开始运动到第二次经过D点所用的时间。(3)小球运动的周
8、期,并画出运动轨迹(只画一个周期)。10.(17分)(2013沈阳一模)如图所示,在xOy平面内,第象限内的虚线OM是电场与磁场的边界,OM与y轴负方向成45角。在x0且OM的左侧空间存在着沿x轴负方向的匀强电场E,场强大小为0.32N/C,在yr1,即v丙v乙,则三个小球释放位置的高度满足h甲h丙h乙,由于三个小球运动过程中只有重力做功,则均保持机械能不变。由以上分析可知本题正确选项为C、D,选项A、B错误。5.【解析】选B。仅在重力场中时,物块由A点至D点的过程中,由动能定理得mgh-mgcoss1-mgs2=0,即h-coss1-s2=0,由题意知A点距水平面的高度h、物块与斜面及水平面
9、间的动摩擦因数、斜面倾角、斜面长度s1为定值,所以s2与重力的大小无关。而在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场后,相当于把重力增大了,s2不变,D点一定与D点重合;在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场后,洛伦兹力垂直于接触面向上,正压力变小,摩擦力变小,重力做的功不变,所以D点一定在D点右侧,只有选项B正确。6.【解析】选A、D。由左手定则可判断洛伦兹力方向向上,圆环受到竖直向下的重力、垂直杆的弹力及向左的摩擦力,当洛伦兹力初始时刻小于重力时,弹力方向竖直向上,圆环向右减速运动,随着速度减小,洛伦兹力减小,弹力越来越大,摩擦力越来越大,故做加速度增大的减速运动,直到速度为零而处于静止状态,选项
10、中没有对应图像;当洛伦兹力初始时刻等于重力时,弹力为零,摩擦力为零,故圆环做匀速直线运动,A正确;当洛伦兹力初始时刻大于重力时,弹力方向竖直向下,圆环做减速运动,速度减小,洛伦兹力减小,弹力减小,在弹力减小到零的过程中,摩擦力逐渐减小到零,故圆环做加速度逐渐减小的减速运动,摩擦力为零时,开始做匀速直线运动,D正确。7.【解析】选B。由于存在电势能的变化,故机械能不守恒,B错;题中物体所受的电场力与重力平衡,洛伦兹力提供其做匀速圆周运动所需的向心力,故知物体带正电,洛伦兹力使其逆时针转动,A对;重力势能Ep=mgh=mgR(1-cost),C对;电势能E电=-qEh=-mgh=-Ep,D对。【变
11、式备选】如图所示,真空中有一匀强电场和水平面成一定角度斜向上,一个电荷量为Q=-510-6C的带电质点固定于电场中的O点,在a点有一个质量为m=910-3kg、电荷量为q=210-8C的点电荷恰能处于静止,a与O在同一水平面上,且相距为r=0.1m。现用绝缘工具将q搬到与a在同一竖直平面上的b点,Oa=Ob且相互垂直,在此过程中外力至少做功为()A.1.810-2JB.9(+1)10-3JC.910-3JD.910-3J【解析】选D。点电荷恰好在a点静止,在该位置点电荷受力平衡,受力分析图如图所示。因为带电质点Q对点电荷的库仑力为F=k=910-2N,点电荷的重力为G=mg=910-2N,根据
12、平衡条件知,匀强电场对点电荷的电场力大小为F电=910-2N,方向与Oa成45角斜向上,与ab连线垂直,直线ab与电场线垂直是匀强电场的等势线。用绝缘工具将q搬到与a在同一竖直平面上的b点的过程中,库仑力和电场力都对点电荷不做功,只有重力做了W=-mgr=-910-3J的功,因此,在该过程中,外力至少应克服重力做910-3J的功,选项D正确,其他选项均错。8.【解析】(1)微粒在第四象限内受电场力和洛伦兹力,微粒做匀速直线运动,二力平衡有Eq=B1qvE=1030.25V/m=250V/m(3分)方向为与y轴负方向夹角为30。(1分)(2)画出微粒的运动轨迹如图,由几何关系可知微粒在第一象限内
13、做圆周运动的半径为R=m(2分)微粒做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,即qB2v=m(1分)解之得B2=0.375T(2分)(3)由图可知,磁场B2的最小区域应该分布在图示的矩形PACD内,由几何关系易得PD=2Rsin60=0.2m,(1分)PA=R(1-cos60)=m(1分)所以,所求磁场的最小面积为Smin=PDPA=m2=m2(2分)答案:(1)250V/m,方向为与y轴负方向夹角为30(2)0.375T(3)m29.【解析】(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动2L=v0t(1分)L=()2(1分)E=(2分)(2)设带电粒子经C点时的竖直分速度为vy、速度为vvy=t=v0(1分
14、)v=v0,方向与x轴正向成45斜向上(1分)粒子进入区域做匀速圆周运动,B1qv=m(1分)R=解得:R=L(2分)由几何关系知,粒子离开区域时的位置坐标为(L,0)(1分)(3)根据几何关系知,带电粒子从区域上边界离开磁场的半径满足LrL(2分)r=得B2(2分)根据几何关系知,带电粒子离开区域时速度方向与y轴正方向夹角为3090(1分)答案:(1)(2)(L,0)(3)B2v与y轴正向的夹角为309010.【解题指南】解答本题时应该注意:(1)离子进入偏转电场后在偏转方向上的运动规律分析和判断。(2)根据几何知识求离子在磁场中的运动半径与磁场宽度的关系。【解析】(1)设t0=110-3s
15、,由题意可知,从0、3t0、6t0时刻进入偏转电场的离子侧向位移最大,在这种情况下,离子的侧向位移为ymax=a(2t0)2+vyt0=2+(2t0)t0=(3分)从2t0、5t0、8t0时刻进入偏转电场的离子侧向位移最小,在这种情况下,离子的侧向位移为ymin=a(2t0)2=2(3分)所以最大侧向位移与最小侧向位移之比为ymaxymin=21(1分)(2)设离子从偏转电场中射出时的偏向角为,由于离子要垂直打在荧光屏上,离子在磁场中的运动轨迹如图所示。由几何知识可知离子在磁场中运动半径应为R=(2分)设离子从偏转电场中出来时的速度为v,垂直偏转极板的速度为vy,则离子从偏转电场中出来时有sin=(2分)式中vy=t0(2分)离子在磁场中由牛顿第二定律可得:qvB=m故R=(1分)综上所述可得L=0.02m(2分)答案:(1)21(2)0.02m关闭Word文档返回原板块- 26 - 版权所有高考资源网
