2020高考物理一轮复习第9章磁场第三节带电粒子在复合场中的运动达标诊断高效训练.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/12 2020高考物理一轮复习第9章 磁场 第三节带电粒子在复合场中的运动达标诊断高效训练编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/12(建议用时：60 分钟)一、单项选择题1如图所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域不计重力，则()A若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动B若电子从右向左飞入，电子将向下偏转C若电子从左向右飞入，电子将向下偏转D若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动解析：选D.若电子从右向左飞入，电场力向上，洛伦兹力也向上，所以向上偏

2、，A、B 选项错误；若电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下由题意知电子受力平衡将做匀速直线运动，D选项正确，C选项错误2(20 xx 市高三模拟)如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点，出现一个光斑在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后，粒子束发生偏转，沿半径为r 的圆弧运动，打在荧光屏上的 P 点，然后在磁场区域再加一竖直向下，场强大小为E 的匀强电场，光斑从P 点又回到 O 点，关于该粒子(不计重力)，下列说法正确的是()【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/12 A粒子带负电B初速度为 vBEC比

3、荷为D 比荷为EB2r解析：选 D.垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B 的匀强磁场后，粒子束打在荧光屏上的P 点，根据左手定则可知，粒子带正电，选项 A 错误；当电场和磁场同时存在时：qvBEq，解得 v，选项 B错误；在磁场中时，由qvBm，可得：，故选项D正确，C错误3.如图所示，场强为E 的匀强电场方向竖直向下，场强为 B 的水平匀强磁场垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量的同种电荷已知a 静止，b、c 在纸面内按图示方向做匀速圆周运动(轨迹未画出)忽略三个油滴间的静电力作用，比较三个油滴的质量及 b、c 的运动情况，以下说法中正确的是()A三个油滴的质量相等，b、c 都沿顺时

4、针方向运动Ba 的质量最大，c 的质量最小，b、c 都沿逆时针方向运动Cb 的质量最大，a 的质量最小，b、c 都沿顺时针方向运动D三个油滴的质量相等，b 沿顺时针方向运动，c 沿逆时针方向运动解析：选 A.油滴 a 静止不动，其受到的合力为零，所以mag qE，电场力方向竖直向上，油滴带负电荷又油滴b、c 在场中做匀速圆周运动，则其重力和受到的电场力是一对平衡力，所以mbg mcg qE，油滴受到的洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，由左手定则可判断，b、c 都沿顺时针方向运动故A正确【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/12 4.(20 xx 厦门模拟)如图所示，空间的某个复

5、合场区域内存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子(不计重力)穿过复合场区所用时间为 t，从复合场区穿出时的动能为Ek，则()A若撤去磁场 B，质子穿过场区时间大于tB若撤去电场 E，质子穿过场区时间等于tC若撤去磁场 B，质子穿出场区时动能大于EkD若撤去电场 E，质子穿出场区时动能大于Ek解析：选C.质子在加速电场中是直线加速，进入复合场，电场力与洛伦兹力均与速度垂直，是匀速直线运动若撤去磁场，只剩下电场，质子做类平抛运动，水平分运动是匀速直线运动，速度不变，故质子穿过场区时间不变，等于t，A 错误；若撤

6、去电场，只剩下磁场，质子做匀速圆周运动，速度大小不变，水平分运动的速度减小，故质子穿过场区时间增加，大于t，B 错误；若撤去磁场，只剩下电场，质子做类平抛运动，电场力做正功，故末动能大于Ek，C 正确；若撤去电场，只剩下磁场，质子做匀速圆周运动，速率不变，末动能不变，仍为 Ek，D错误二、多项选择题5.(20 xx 江西宜川五校联考)如图所示，含有 H、H、He 的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线 O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在 P1、P2两点则()A打在 P1点的粒子是 HeB打在 P2点的粒子是 H和 He【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠

7、存！】5/12 CO2P2的长度是 O2P1长度的 2 倍D粒子在偏转磁场中运动的时间都相等解析：选 BC.带电粒子在沿直线通过速度选择器时，电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，即：qvB1qE所以：v，可知从粒子速度选择器中射出的粒子具有相等的速度带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，所以：qvB2，所以：r，可知粒子的比荷越大，则运动的半径越小，所以打在P1 点的粒子是 H，打在 P2点的粒子是 H和 He，故 A错误，B正确；由题中的数据可得，H的比荷是 H和 He的比荷的 2 倍，所以 H的轨道的半径是 H和 He的半径的，即 O2P2的长度是 O2P1长度的 2 倍，故

8、C正确；粒子运动的周期：T，三种粒子的比荷不相同，所以粒子在偏转磁场中运动的时间不相等，故D错误6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，若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，如图所示不计空气阻力，则()A一定有 h1h3 B一定有 h1h4Ch2与 h4 无法比较D h1 与 h2 无法比较解析：选AC.第 1 个图：由竖直上抛运动的最大高度公式得：h1,2g).第 3 个图：当

9、加上电场时，由运动的分解可知：在竖直方向上有，v2gh3，所以 h1h3，故 A正确；而第 2 个图：洛伦兹力改变速度的方向，当小球在磁场中运动到最高点时，小球应有水平速度，设此时的球的动能为Ek，则由能量守恒得：mgh2 Ekmv，又【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/12 由于 mv mgh1，所以 h1h2，所以 D错误；第 4 个图：因小球电性不知，则电场力方向不清，则高度可能大于h1，也可能小于 h1，故C正确，B错误7.如图所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置待选粒子带正电且电荷量与其表面积成正比，待选粒子从O1 进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域的板

10、间电压为U，粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场和匀强磁场区域，其中匀强磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d，区域的出口小孔O3与 O1、O2在同一竖直线上，若半径为r0、质量为 m0、电荷量为q0 的纳米粒子刚好能沿该直线通过，不计纳米粒子重力，则()A区域的电场的场强大小与磁场的磁感应强度大小比值为2q0Um0B区域左右两极板的电势差U1Bdq0Um0C若密度相同的纳米粒子的半径r r0，则它进入区域时仍将沿直线通过D若密度相同的纳米粒子的半径r r0，它进入区域时仍沿直线通过，则区域的电场强度与原电场强度之比为r0r解析：选 AD.设半径为 r0 的粒子加速后的速度为v，则有 q0

11、U m0v2，设区域内电场强度为E，由题意可知洛伦兹力等于电场力，即q0vBq0E，联立解得 EB，则，区域左右两极板的电势差为EdBd，故 A 正确，B 错误；若纳米粒子的半径 rr0，设半径为 r 的粒子的质量为m、带电荷量为q、加速后的速度为v，则 m m0，而【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/12 qq0，由 mv 2qU，解得 vvv，故粒子进入区域后受到的洛伦兹力变小，粒子向左偏转，故C错误；由于 vv，由 EBv可得，区域的电场与原电场的电场强度之比为，故 D正确8.(20 xx 江西八校联考)如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定

12、绝缘杆MN，小球 P 套在杆上，已知 P的质量为 m、电荷量为 q，电场强度为 E，磁感应强度为 B，P 与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中()A小球的加速度一直减小B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是2qEmg2qBD下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是2qEmg2qB解析：选CD.对小球受力分析如图所示，则mg(qEqvB)ma，随着 v 的增加，小球加速度先增大，当qEqvB 时达到最大值，amax g，继续运动，mg(qvBqE)ma，随着 v 的增大，a 逐渐减小，所以 A错误因为有摩擦力做功，机械能

13、与电势能总和在减小，B 错误若在前半段达到最大加速度的一半，则mg(qEqv1B)m，得 v1；若在后半段达到最大加速度的一半，则 mg(qv2BqE)m，得 v2，故 C、D正确三、非选择题9如图所示，在x 轴上方有沿 y 轴正方向的匀强电场，场强为E，在 x 轴下方有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.一带负电的粒子从坐标原点O以速度 v 与 x 轴正方向成(0 90)【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/12 角射出，射出之后，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，E与 B的比值应满足什么条件？(重力不计)解析：从 O点射出之后第一次经过x 轴上 P1点，OP1

14、vcos 2mv2sin cos Eq射出之后第二次经过x 轴上 P2点，P1P2 2Rsin.若 P1P2 OP1，则粒子不可能经过O点若 P1P2 OP1，则vcos 若 P1P2 OP1，要让粒子经过O点，必须n(P1P2 OP1)OP1EBvcos n1，2，3.答案：见解析10(20 xx 昆明模拟)如图，竖直平面内建立直角坐标系xOy，第象限坐标为(x，d)位置处有一小球发射器P，第、象限中有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场某时刻小球发射器 P沿 x 轴负方向以某一初速度发出一个质量为m、电荷量为 q 的带正电小球，小球从y处经过 y 轴且速度方向与y 轴负方向成45角，

15、其后小球在匀强磁场和电场中偏转后垂直x 轴返回第象限已知第、象限内匀强电场的电场强度E，g 为重力加速度求：(1)小球刚从发射器射出时的初速度大小及小球发射器P 的横坐标 x；(2)磁场的磁感应强度大小及小球从发射到返回第象限上升到最高点所用的总时间【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/12 解析：(1)带电小球从发射器射出后做平抛运动，设初速度为v0，沿水平方向有 xv0t1沿竖直方向有 dgt2 1tan 45，vygt1联立解得 t1，v0，xd.(2)带电小球进入垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中，所受竖直向上的电场力qEmg，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有

16、qvBmv2R小球在匀强磁场中运动的线速度vv02dg由几何关系得，小球做匀速圆周运动的半径R d解得 Bgd小球在匀强磁场和电场中运动的时间t2 T其中周期 T2Rv联立解得 t2 dg小球返回到第象限后上升到最大高度所用时间t3 2dg所以，小球从发射到返回第象限后上升到最高点所用的总时间t t1 t2 t3.答案：(1)d(2)1258dg11(20 xx 长兴中学模拟)如图为实验室筛选带电粒子的装置示意图：左端加速电极M、N 间的电压为 U1.中间速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的场强B11.0 T，两板电压U21.0 102 V，两板间的距离D2 cm.选择器右

17、端是一个半径R【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/12 20 cm的圆筒，可以围绕竖起中心轴顺时针转动，筒壁的一个水平圆周上均匀分布着8 个小孔 O1至 O8.圆筒内部有竖直向下的匀强磁场 B2.一电荷量为 q1.601019 C、质量为 m 3.2 1025 kg的带电的粒子，从静止开始经过加速电场后匀速穿过速度选择器圆筒不转时，粒子恰好从小孔O8射入，从小孔O3射出，若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收求：(1)加速器两端的电压U1的大小；(2)圆筒内匀强磁场 B2的大小并判断粒子带正电还是负电；(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从 O1进从 O5出)，则圆筒

18、匀速转动的角速度多大？解析：(1)速度选择器中电场强度E5.0 103 N/C根据力的平衡条件可得qB1vqE，解得 v5.0103 m/s在电场加速过程，根据动能定理可得qU1 mv2，解得 U125 V.(2)粒子的运动轨迹如图所示根据左手定则，粒子带负电，根据几何关系可得rR洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律可得qB2v m，解得B25.0102T.(3)不管从哪个孔进入，粒子在筒中运动的时间与轨迹一样，运动时间为t s 3105s 在这段时间圆筒转过的可能角度2n(n0，1，2，3)则圆筒的角速度 105 rad/s.答案：(1)U125 V(2)5.0 102T 粒子带负电【本资料

19、精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/12(3)105 rad/s 12(20 xx 湖南石门一中模拟)如图所示，电压为 U的两块平行金属板MN，M板带正电，x 轴与金属板垂直，原点O与 N金属板上小孔重合，在O xd 区域存在垂直纸面的匀强磁场B1(图上未画出)和沿 y 轴负方向、大小为 E的匀强电场，B1 与 E 在 y 轴方向的区域足够大有一个质量为 m，带电量为 q 的带正电粒子(粒子重力不计)，从靠近 M板内侧的 P点(P 点在 x 轴上)由静止释放后从N板的小孔穿出后沿x 轴做直线运动；若撤去磁场B1，在第四象限 xd 的某区域加上左边界与y 轴平行且垂直纸面的匀强磁场B2(

20、图上未画出)，为了使粒子能垂直穿过 x 轴上的 Q点，Q点坐标为.求：(1)磁感应强度 B1的大小与方向；(2)磁感应强度 B2的大小与方向；(3)粒子从坐标原点 O运动到 Q点所用的时间 t.解析：(1)设粒子从 O点穿出时速度为 v0，由动能定理得，qU mv，解得 v0.由于粒子在电磁场中做直线运动，粒子所受电场力与洛伦兹力平衡，有：qv0B1qE，解得 B1，磁场的方向垂直纸面向里(2)粒子在电磁场中运动时间t，设粒子离开电场时偏向角为，有：vyat，a，tan，解得 30.粒子离开电场时速度大小vv0，依题意，粒子运动轨迹如图所示，设在磁场中半径为r，可得FO 2r，【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】12/12 2r rOQ OF 3d，解得 rd.根据洛伦兹力提供向心力，qvB2m，解得 B2，方向垂直纸面向里(3)由几何关系可知，O到磁场左边界在x 轴上的距离为L2.5drcos 60 2d，粒子从 O到磁场左边界所用时间t1 d，在磁场中运动时间t2 T，在总时间 t t1 t2 d.答案：(1)方向垂直纸面向里(2)2mU3q方向垂直纸面向里(3)d