2018版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第9章磁場(chǎng)第3講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)/上 時(shí)間：4545 分鐘滿分：100100 分、選擇題（本題共 8 8 小題，每小題 6 6 分，共 4848 分。其中 1 15 5 為單選，6 68 8 為多選）1.1.20172017 陜西寶雞質(zhì)檢 如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為 傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里?，F(xiàn)將甲、乙、丙三個(gè)小球從軌道AB上的同一高度處由靜止釋放，都能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)。已知甲、乙、丙三個(gè)小球的質(zhì)量相同，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電。則（）A.由于到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力方向不同，所以到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，

2、 三個(gè)小球的速度不 等B.經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小C.經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，甲球?qū)壍赖膲毫ψ钚.在軌道上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能不守恒答案 C C解析 洛倫茲力不做功，只有重力做功，三個(gè)小球的機(jī)械能守恒，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè) 小球的速度相等，選項(xiàng) A A B B、D D 錯(cuò)誤；三個(gè)小球在最高點(diǎn)的向心力大小相等，甲球帶正電， 在最高點(diǎn)受到的洛倫茲力方向向下，所以甲球?qū)壍赖膲毫ψ钚?，選項(xiàng)C C 正確。2.2.20162016 吉林模擬 如圖所示，一帶電塑料小球質(zhì)量為m用絲線懸掛于O點(diǎn)，并在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，最大擺角為6060,水平磁場(chǎng)垂直于小球擺動(dòng)的平面。當(dāng)小球自左方擺到最低點(diǎn)時(shí)，懸線上的張力恰

3、為零，則小球自右方最大擺角處擺到最低點(diǎn)時(shí)懸線上的張力為（）A A. 0 0B.2 2mgD.6 6mg2C.4 4mg答案 C C31 12解析 設(shè)小球自左方擺到最低點(diǎn)時(shí)速度為v,則-m2=mgL1 1 coscos 6060 ），此時(shí)qvBmg2V,=m，當(dāng)小球自右方擺到最低點(diǎn)時(shí)，2v大小不變，洛倫茲力方向發(fā)生變化，F(xiàn)Tmg- qvB=mj-,得FT=4 4mg故 C C 正確。3 3 如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑 動(dòng)，細(xì)桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，圓環(huán)以初速度 則圓環(huán)克服摩擦力做的功不可能為 （XA A. 0 012B.=B.=mv2 23

4、 2C C 皿C.2 2q2E2答案 C C上22.DM mg)D.2D.2mvoq2B2解析 若圓環(huán)所受洛倫茲力等于重力，圓環(huán)對(duì)粗糙細(xì)桿壓力為零，摩擦力為零，圓環(huán)克 服摩擦力做的功為零，選項(xiàng) A A 正確；若圓環(huán)所受洛倫茲力不等于重力，圓環(huán)對(duì)粗糙細(xì)桿壓力 不為零，摩擦力不為零，圓環(huán)以初速度Vo向右做減速運(yùn)動(dòng)。若開(kāi)始圓環(huán)所受洛倫茲力小于重1 12力，則一直減速到零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為q qmV，選項(xiàng) B B 正確；若開(kāi)始圓環(huán)所受洛倫茲 力大于重力，則減速到洛倫茲力等于重力達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定速度4 4.如圖所示，寬度為d、厚度為h的導(dǎo)體放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)電流通過(guò)該導(dǎo)體時(shí)

5、，在導(dǎo)體的上、下表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)。設(shè)載流子的電荷量為q,下列說(shuō)法正確的是（）B.B.導(dǎo)體上表面的電勢(shì)一定大于下表面的電勢(shì)Vo向右運(yùn)動(dòng)直至處于平衡狀態(tài),V=器由動(dòng)能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為Wf fmV 2 2mV= J Jmv0專,2 22 22q B 選項(xiàng) C C 錯(cuò)誤,D D 正確。驗(yàn)表明：當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為:IBU= K，式中的比dA A.載流子所受靜電力的大小41 1C C 霍爾系數(shù)為K=nq,其中n為導(dǎo)體單位長(zhǎng)度上的電荷數(shù)答案 D DUU解析 導(dǎo)體中的電場(chǎng)強(qiáng)度E=和 載流子所受電場(chǎng)力F=Eq=qh

6、，A A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由左手定則可知，載流子受到的洛倫茲力向上，由于載流子的電性不確定，B B 項(xiàng)錯(cuò)誤；穩(wěn)定時(shí)，電場(chǎng)力U與洛倫茲力相等，即qvB= qh? ?U= Bhv，又電流的微觀表達(dá)式：1=nqSv=nqhdv,解兩式得：U=，式中n為單位體積內(nèi)的電荷數(shù)，C C 項(xiàng)錯(cuò)誤；由F洛=Bqv=, D D 項(xiàng)正確。nqdnhd5 5如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b相距為d,a、b間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度vo豎直向上射入電場(chǎng)，當(dāng)它飛到b板時(shí)，速度大小不變，而方向變?yōu)樗椒较?，且剛好從高度也為d的狹縫穿過(guò)b板進(jìn)入be區(qū)域，be區(qū)域的寬度也為d,所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的

7、場(chǎng)強(qiáng)大小為E,方向豎直向上，所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于上，重力加速度為g,則下列關(guān)于微粒運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法Vo不正確的是（）ah E嗽-( (1 -( (I *B.微粒在be區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑r= 2 2dD.載流子所受洛倫茲力的大小BIF洛=而其中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的電荷數(shù)A A.微粒在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為Vog5答案 C C解析 將粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)沿豎直和水平正交分解，沿水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)有v0=C.微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為nd6 6V0D.微粒在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為n + bd3 3v062VoVoat,沿豎直方向做勻

8、減速運(yùn)動(dòng)，末速度為零，有vo=gt,d= 2 2g,計(jì)算得a=g,t =-g, A A 選2亠, 一 ，一mv mv亠項(xiàng)正確；粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，Bqvo=得r=qB，得r= 2 2d, B B 選項(xiàng)正確；由Td幾何關(guān)系可知，做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為 3030,在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2= =n-,C選項(xiàng)12123 3Vod2 2dn+百d錯(cuò)誤；在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1= =一故總時(shí)間t=t1+t2=, D D 選項(xiàng)正確。VxVo3 3Vo6.6. 20172017 安徽六校聯(lián)考 地面附近空間中存在著紙面內(nèi)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫(huà)C.如果水平電場(chǎng)方向向右，油滴是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)D.如果水

9、平電場(chǎng)方向向右，油滴是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)答案 BCBCX M XhXxEX沁、.X%x/ qvBXX- *f1r Eg解析 根據(jù)做直線運(yùn)動(dòng)的條件和受力情況 （如圖所示）可知，如果油滴帶正電，由左手定 則判斷可知，油滴只能從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，故 A A 錯(cuò)誤，B B 正確；如果水平電場(chǎng)方向向右，若 油滴帶正電，油滴所受的合力不可能為零，速度變化，洛倫茲力也隨之變化，油滴做曲線運(yùn) 動(dòng)，若油滴帶負(fù)電，油滴是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，故 C C 正確，D D 錯(cuò)誤。7.7.磁流體發(fā)電是一出）和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)直線MN!動(dòng)。由此可以判斷（如圖所示），一個(gè)帶電油滴沿著一條與豎直方向成a角的A A.如果油滴帶正

10、電，它是從B B.如果油滴帶正電，它是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)XXXXB7項(xiàng)新興技術(shù)。如圖表示了它的原理：將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子，而從整體來(lái)說(shuō)呈電中性）噴射入磁場(chǎng)，在場(chǎng)中有兩塊金屬 板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體速度均為V，板間距離為d,板平面的面積為S,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于速度方向，負(fù)載電阻為8R,電離氣體充滿兩板間的空間，其電阻率為p，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。下列說(shuō)法正確的是（）A.A. 甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大B.B. 甲、乙兩物塊間的摩擦力保持不變C.C. 甲

11、、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小D.D. 乙物塊與斜面之間的摩擦力不斷減小 答案 BDBD等離子體A.A. 圖中A板是電源的負(fù)極B.B.A、B間的電壓即為該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)C.C. 正對(duì)面積 S S 越大，該發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)越大D.D. 電阻 R R 越大，該發(fā)電機(jī)輸出效率越高答案 ADAD解析 根據(jù)左手定則，正電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以B板帶正電，為直流電源的正極，A板為電源的負(fù)極，A A 正確；由于兩極板積累的電荷量逐漸增多，其間的電場(chǎng)力逐漸增大，最終電 荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，有qvB=罟，解得電動(dòng)勢(shì)E=Bdv,與正對(duì)面積無(wú)關(guān),C C 錯(cuò)誤；由于氣體也有電阻，因此兩極板之間的電壓為路端電壓，P

12、外I2RER1 1n =p=百，因?yàn)镮=Rr，整理可得 n =r，顯然外電阻總1+R錯(cuò)誤；該電源的效率為R越大，電源的效率越咼，D D正確。8 8如圖所示，甲帶正電，乙是不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起，現(xiàn)用平行于斜面的力F拉乙物塊，使甲、（置于粗糙的固定斜面上，地面上方空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，乙一起無(wú)相對(duì)滑動(dòng)沿斜面向上作勻加速運(yùn)動(dòng)的階段中XXX9解析 甲、乙一起無(wú)相對(duì)滑動(dòng)沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，則甲、乙之間是靜摩擦力，以 甲為研究對(duì)象，沿斜面方向由牛頓第二定律得：fim甲gsinsin 0 =m甲a,所以甲、乙之間的摩擦力fi不變，B B 選項(xiàng)正確，A C錯(cuò)。乙和斜面之間屬于滑動(dòng)摩擦

13、力，大小f2=卩FN,其中乙與斜面間正壓力因洛倫茲力變大而減小，故f2變小，D D 選項(xiàng)正確。二、非選擇題( (本題共 3 3 小題，共 5252 分) )9.9.(15(15 分) )如圖所示， 在xOy平面的第n象限內(nèi)有半徑為R的圓分別與x軸、y軸相切于P、Q兩點(diǎn)，圓內(nèi)存在垂直于xOy面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在第 I象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為 呂一帶正電的粒子( (不計(jì)重力) )以速率Vo從P點(diǎn)射入磁場(chǎng)后恰好垂直y軸 進(jìn)入電場(chǎng)，最后從M3 3R0)0)點(diǎn)射出電場(chǎng)，出射方向與x軸正方向夾角為 a ,且滿足 a = 4545, 求：(1)(1)帶電粒子的比荷;(2)(2) 磁場(chǎng)磁感

14、應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?3)(3) 粒子從P點(diǎn)射入磁場(chǎng)到M點(diǎn)射出電場(chǎng)的時(shí)間。解析 (1)(1)在M點(diǎn)處：Vy=V0tantan a ,qE=mq豎直方向：2Vy=at3，水平方向：3 3R=Vot3,得m= 3 3RE(2)(2)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，設(shè)O為磁場(chǎng)的圓心，Q為粒子軌跡圓心，P為粒子射出磁場(chǎng)的 位置，則P Q/PQ,AQQPAQQP，粒子的軌跡半徑為：r=R Bqw=分5 5, ,得B=普。答案2qV0(1)m= 3 3RE3 3EB=V02 2n3 3v02 2V010P N=R- FSinSin 0，所以t2= 伽伽B B=2-Ro2 2voP到M的總時(shí)間t=ti+t2+t3= 4-4-

15、?+ 與芒F。3 3vo2 2vo10.10. 20172017 廣東省六校聯(lián)考 （1818 分）如圖所示，在豎直平面直角坐標(biāo)系xOy的第一象限 有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分 別為B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，大小也為E；第三象限內(nèi)有一豎直放置的半徑為R的絕緣光滑半圓軌道，軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切，最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N點(diǎn)。一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上（y 0 0）的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限 后做圓周運(yùn)動(dòng)，恰好通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，過(guò)N點(diǎn)后水平進(jìn)入第四象限，并在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（已知重

16、力加速度為g）。坐又y=RVoP到P的時(shí)間為t1：tl=2 2 nn 02 2 nR得tl=盂。Vo11rR尸P什ff12小球從N點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域后，在絕緣光滑水平面上做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a,則:沿x軸方向x=Vzt,沿電場(chǎng)方向z= at：由牛頓第二定律得a= *，t時(shí)刻小球距0點(diǎn)的距 離為s=x2+z2+LR2= 2 2 7 7R。(1)(1) 判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶的電荷量；(2)(2)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)0至少多高？(3)(3)若該小球以滿足(2)(2)中0P最小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限，通過(guò)N點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t= 2 2R小球與坐標(biāo)原點(diǎn)0的距離s為多大？答案正電mEg(

17、( 2 2解析(i)(i)小球進(jìn)入第一象限后，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明重力與電場(chǎng)力平衡,mg設(shè)小球所帶的電何量為q,則qE=mg解得q=E。又電場(chǎng)方向豎直向上，故小球帶正電。(2)(2)設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v、軌跡半徑為由洛倫茲力提2mv。r足:當(dāng)小球恰能通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí),2mvP、0距離有最即P、0的最小距離為y= 2 2r=B(3)(3)小球由0運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中由機(jī)械能守恒定律得mg-2R=gmVg gmV,解得VN5 5gRR1311.11. 20162016 河南商丘模擬(19(19 分) )如圖 a a 所示的xOy平面處于變化的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)

18、磁場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間做周期性變化的圖象如圖b b 所示，y軸正方向?yàn)镋的正方向，垂直于紙面向里為B的正方向。t= 0 0 時(shí)刻，帶負(fù)電粒子P( (重力不計(jì)) )由原點(diǎn)O以, 曰速度V0沿y軸正方向射出，它恰能沿一定軌道做周期性運(yùn)動(dòng)。V。、丘和t0為已知量，圖 b b 中B8 8V02 2Voto2 2Voto=2，在 0 0to時(shí)間內(nèi)粒子P第一次離X軸最遠(yuǎn)時(shí)的坐標(biāo)為一， 一。求：n. nnio1-ii*i1*R1*ii!I *kHI*0h2命3亦9廠IIft-血i|I 4IIFlPlL_ _t”-0 xJiBo0B()圖注粒子P的比荷；(2)(2)t= 2 2to時(shí)刻粒子P的位置；(3)(3) 帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中