2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練30 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新人教版.doc
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分層規(guī)范快練(三十) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) [雙基過(guò)關(guān)練] 1．在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直．一帶電粒子(重力不計(jì))從左端以速度v沿虛線(xiàn)射入后做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則該粒子( ) A．一定帶正電 B．速度v＝ C．若速度v>，粒子一定不能從板間射出 D．若此粒子從右端沿虛線(xiàn)方向進(jìn)入，仍做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 解析：粒子帶正電和負(fù)電均可，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由洛倫茲力等于電場(chǎng)力，qvB＝qE，解得速度v＝，選項(xiàng)B正確；若速度v>，粒子可能從板間射出，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若此粒子從右端沿虛線(xiàn)方向進(jìn)入，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力方向相同，不能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：B 2．(多選)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過(guò)的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平扳S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．下列表述正確的是( ) A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具 B．速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外 C．能通過(guò)狹縫P的帶電粒子的速率等于 D．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的比荷越小 解析：質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，A正確．在速度選擇器中，帶電粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力在粒子沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)等大反向，結(jié)合左手定則可知B正確．由qE＝qvB可得v＝，C正確．粒子在平板S下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由qvB＝得R＝，所以＝，D錯(cuò)誤． 答案：ABC 3. [2019山東濟(jì)寧模擬]為監(jiān)測(cè)某化工廠(chǎng)的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測(cè)裝置，該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為b和c，左、右兩端開(kāi)口與排污管相連，如圖所示．在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在空腔前、后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為a的相互平行且正對(duì)的電極M和N，M、N與內(nèi)阻為R的電流表相連．污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電流表將顯示出污水排放情況．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A．M板比N極電勢(shì)低 B．污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小 C．污水流量越大，則電流表的示數(shù)越大 D．若只增大所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則電流表的示數(shù)也增大 解析：污水從左向右流動(dòng)時(shí)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下分別向N板和M板偏轉(zhuǎn)，故N板帶正電，M板帶負(fù)電，A正確．穩(wěn)定時(shí)帶電離子在兩板間受力平衡，qvB＝q，此時(shí)U＝Bbv＝＝，式中Q是流量，可見(jiàn)當(dāng)污水流量越大、磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)時(shí)，M、N間的電壓越大，電流表的示數(shù)越大，而與污水中離子濃度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤，C、D正確． 答案：B 4．[2019吉林第三次調(diào)研]電磁泵在目前的生產(chǎn)、科技中得到了廣泛應(yīng)用．如圖所示，泵體是一個(gè)長(zhǎng)方體，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，兩側(cè)端面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形；流經(jīng)泵體內(nèi)的液體密度為ρ、在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電導(dǎo)率為σ(電阻率倒數(shù))，泵體處有方向垂直向外的磁場(chǎng)B，泵體的上下兩表面接在電壓為U(內(nèi)阻不計(jì))的電源上，則( ) A．泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極 B．通過(guò)泵體的電流I＝ C．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度可獲得更大的抽液高度 D．增大液體的電阻率可獲得更大的抽液高度 解析：當(dāng)泵體上表面接電源的正極時(shí)，電流從上向下流過(guò)泵體，這時(shí)受到的磁場(chǎng)力水平向左，拉動(dòng)液體，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電阻定律，泵體內(nèi)液體的電阻R＝ρ＝＝，因此流過(guò)泵體的電流I＝＝UL1σ，故B錯(cuò)誤；增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B，受到的磁場(chǎng)力變大，因此可獲得更大的抽液高度，故C正確；若增大液體的電阻率，可以使電流減小，受到的磁場(chǎng)力減小，使抽液高度減小，故D錯(cuò)誤． 答案：C 5．[2019河南六市第一次聯(lián)考] 如圖所示，一帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從磁場(chǎng)的左邊界上M點(diǎn)進(jìn)入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后從磁場(chǎng)的左邊界上的N點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)．已知帶電粒子比荷＝3.2109 C/kg，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝200 V，MN間距＝1 cm，金屬板長(zhǎng)L＝25 cm.粒子初速度v0＝4105 m/s，帶電粒子重力忽略不計(jì)．求： (1)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與初速度v0的夾角θ. (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小． 解析：(1)qE＝ma， 粒子在電場(chǎng)中水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，L＝v0t， 粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，射出電場(chǎng)時(shí)的豎直分速度 vy＝at， 速度偏向角tanθ＝， 由以上各式解得θ＝45. (2)粒子射出電場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng) 速度大小為v＝， 在磁物中洛倫茲力提供向心力Bqv＝m， 由幾何關(guān)系得＝r， 解得B＝2.510－2T. 答案：(1)45 (2)2.510－2T 6．[2019合肥一檢]如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy的第四象限內(nèi)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與x軸成30角斜向上．一比荷為的帶正電粒子從P點(diǎn)由靜止出發(fā)，接著在x軸上Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限，通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中未畫(huà)出)后，從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域．若P、Q間距為L(zhǎng)，粒子重力不計(jì)，試求： (1)粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度大?。? (2)Q點(diǎn)的坐標(biāo)； (3)矩形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積． 解析：作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 (1)粒子從P到Q過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得 qEL＝mv2 解得粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度v＝ (2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R，由幾何關(guān)系可知Q點(diǎn)的坐標(biāo)為(3R,0) 又qvB＝m，可得R＝ 則Q點(diǎn)的坐標(biāo)為 (3)由圖可得，最小的矩形磁場(chǎng)面積 Smin＝2Rcos30(R－Rsin30)＝R2＝ 答案：(1) (2) (3) [技能提升練] 7. [2019合肥模擬](多選)如圖所示，豎直直線(xiàn)MN右側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)有一質(zhì)量m＝0.01 kg、電荷量q＝＋0.01 C的小球從MN左側(cè)水平距離為l＝0.4 m的A點(diǎn)水平拋出，當(dāng)下落距離是水平距離的一半時(shí)從MN上的D點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)，并恰好能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圖中C點(diǎn)是圓周的最低點(diǎn)且C到MN的水平距離為2l，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，則( ) A．小球的初速度為20 m/s B．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為10 V/m C．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2 T D．小球從D到C運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.1π s 解析：小球從A到D做平拋運(yùn)動(dòng)，l＝v0t，＝gt2，所以t＝0.2 s，v0＝2 m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球進(jìn)入電磁場(chǎng)中恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則qE＝mg，即E＝10 V/m，選項(xiàng)B正確；小球進(jìn)入電磁場(chǎng)時(shí)有vy＝gt＝v0，即小球進(jìn)入電磁場(chǎng)時(shí)的速度為v＝2 m/s，且與MN成45角，由幾何關(guān)系可得小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r＝＝ m，又因Bqv＝m，聯(lián)立并代入數(shù)值得B＝2.5 T，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球從D到達(dá)C經(jīng)歷了圓周，所以從D到C運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝＝0.1π s，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 8．[2019江蘇一模](多選)自行車(chē)速度計(jì)利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)速率．如圖甲所示，自行車(chē)前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓．圖乙為霍爾元件的工作原理圖．當(dāng)磁場(chǎng)靠近霍爾元件時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)定向運(yùn)動(dòng)的自由電荷在磁場(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢(shì)差，即為霍爾電勢(shì)差．下列說(shuō)法正確的是( ) A．根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車(chē)輪的半徑即可獲知車(chē)速大小 B．自行車(chē)的車(chē)速越大，霍爾電勢(shì)差越高 C．圖乙中霍爾元件的電流I是由正電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的 D．如果長(zhǎng)時(shí)間不更換傳感器的電源，霍爾電勢(shì)差將減小 解析：根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可求得車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期，結(jié)合車(chē)輪半徑，即可求解車(chē)輪的速度大小．故A項(xiàng)正確；根據(jù)qvB＝q得，UH＝Bdv，v是導(dǎo)電粒子運(yùn)動(dòng)的速度，由電流的微觀定義式：I＝nesv，聯(lián)立解得：UH＝，可知霍爾電壓UH與車(chē)速大小無(wú)關(guān)．故B項(xiàng)錯(cuò)誤；霍爾元件的電流I是由負(fù)電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的．故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由公式UH＝，若長(zhǎng)時(shí)間不更換傳感器的電源，那么電流I減小，則霍爾電勢(shì)差將減小，故D項(xiàng)正確． 答案：AD 9．如圖所示，粗糙的足夠長(zhǎng)的豎直木桿上套有一個(gè)帶電的小球，整個(gè)裝置處在由水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的足夠大的復(fù)合場(chǎng)中，小球由靜止開(kāi)始下滑，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的v－t圖象如圖所示，其中正確的是( ) 解析： 該題中，小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)與電性無(wú)關(guān)．設(shè)小球帶正電，對(duì)帶電小球進(jìn)行受力分析如圖所示，剛開(kāi)始速度v比較小，F(xiàn)洛＝qvB比較小，電場(chǎng)力F>F洛，G－Ff＝ma，即ma＝G－μ(F－qvB)，隨著速度v的不斷增大，a也不斷增大．當(dāng)F＝F洛時(shí)，a最大，為重力加速度g.再隨著速度v的不斷增大，F(xiàn)下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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