【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測(cè)31 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（一）

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1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十一)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)高考?？碱}型：選擇題計(jì)算題1如圖1所示，虛線空間中存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有一個(gè)帶正電小球(電荷量為q，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的是()圖12.如圖2所示，一電子束垂直于電場(chǎng)線與磁感應(yīng)線方向入射后偏向A極板，為了使電子束沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A將變阻器滑動(dòng)頭P向右滑動(dòng)B將變阻器滑動(dòng)頭P向左滑動(dòng) 圖2C將極板間距離適當(dāng)減小D將極板間距離適當(dāng)增大3(2012南通聯(lián)考)如圖3所示，某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，在豎直平面內(nèi)建立坐

2、標(biāo)系xOy，在y0的空間內(nèi)，將一質(zhì)量為m的帶電液滴(可視為質(zhì)點(diǎn))自由釋放，此液滴則沿y軸的負(fù)方向，以加速度a2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，瞬間被安置在原點(diǎn)的一個(gè)裝置改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變)，隨后液滴進(jìn)入y0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，液滴在y0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L(zhǎng)，忽略重力的影響。圖12(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0、

3、B0、E、q、m、L表示)。12(2013蘭州模擬)如圖13所示，第四象限內(nèi)有互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E與勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，E的大小為1.5103 V/m，B1大小為0.5 T；第一象限的某個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，有方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的下邊界與x軸重合。一質(zhì)量m11014 kg，電荷量q21010 C的帶正電微粒以某一速度v沿與y軸正方向60角從M點(diǎn)射入，沿直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)P點(diǎn)后即進(jìn)入處于第一象限內(nèi)的磁場(chǎng)B2區(qū)域。一段時(shí)間后，微粒經(jīng)過y軸上的N點(diǎn)并與y軸正方向成60角的方向飛出。M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，10)，N點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,30)，不計(jì)微粒重力，g取10 m/s2。則求：圖13(1)微粒運(yùn)動(dòng)速度v的大??；(2

4、)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的大??；(3)B2磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積。答 案課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十一) 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(一)1選CD帶電小球進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)受力情況：其中只有C、D兩種情況下合外力可能為零或與速度的方向相同，所以有可能沿直線通過復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，A項(xiàng)中力qvB隨速度v的增大而增大，所以三力的合力不會(huì)總保持在豎直方向，合力與速度方向?qū)a(chǎn)生夾角，做曲線運(yùn)動(dòng)，所以A錯(cuò)。2選D電子入射極板后，偏向A板，說(shuō)明EqBvq，由E可知，減小場(chǎng)強(qiáng)E的方法有增大板間距離和減小板間電壓，故C錯(cuò)誤，D正確；而移動(dòng)滑動(dòng)頭P并不能改變板間電壓，故A、B均錯(cuò)誤。3選D在y0的空間內(nèi)，根據(jù)液滴沿y軸負(fù)方向以加速度a2g(g為重力加

5、速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)可知，液滴在此空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受電場(chǎng)力方向向下，大小等于重力；進(jìn)入y0的空間后，液滴電性改變，其所受電場(chǎng)力向上，大小仍等于重力，所以液滴將在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能保持不變，選項(xiàng)D正確；重力勢(shì)能先減小后增大，電勢(shì)能先增大后減小，選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)誤。4選A由于正負(fù)離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，利用左手定則可以判斷：a電極帶正電，b電極帶負(fù)電。血液流動(dòng)速度可根據(jù)離子所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力為0，即qvBqE得v1.3 m/s。5選C由左手定則可判斷出磁感應(yīng)強(qiáng)度B在磁場(chǎng)區(qū)域、內(nèi)磁場(chǎng)方向分別為向外、向里和向外，在三個(gè)區(qū)域中均運(yùn)動(dòng)1/4圓周，故tT/4，由于T，

6、求得B，只有選項(xiàng)C正確。6選BD畫出平面圖如圖所示，由左手定則可知，自由電子向上表面偏轉(zhuǎn)，故下表面電勢(shì)高，B正確，A錯(cuò)誤。再根據(jù)eevB，IneSvnebdv得n，故D正確，C錯(cuò)誤。7選A設(shè)粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，該速度與水平方向的夾角為，故有v。粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑為r。而MN之間的距離為d2rcos 。聯(lián)立解得d2，故選項(xiàng)A正確。8選ABD帶電粒子在兩板之間受電場(chǎng)力與洛倫茲力，但兩者的大小不等，且方向不確定。若僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度，可能因?yàn)樗艿穆鍌惼澚ψ兇?，而使帶電粒子將向下偏轉(zhuǎn)，A可行；若僅增大兩金屬板所帶的電荷量，因兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，故帶電粒子可能向

7、下偏轉(zhuǎn)，B可行；若僅減小粒子所帶的電荷量，則由于粒子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力以相同的倍數(shù)變化，故帶電粒子仍向上偏轉(zhuǎn)，C不可行；僅改變粒子的電性，則由于兩個(gè)力的方向都發(fā)生變化，帶電粒子將向下偏轉(zhuǎn)，D可行。9選Ca粒子要在電場(chǎng)、磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子一定沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故對(duì)粒子a有：BqvEq，即只要滿足EBv無(wú)論粒子帶正電還是負(fù)電，粒子都可以沿直線穿出復(fù)合場(chǎng)區(qū)；當(dāng)撤去磁場(chǎng)只保留電場(chǎng)時(shí)，粒子b由于電性不確定，故無(wú)法判斷從O點(diǎn)的上方還是下方穿出，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；粒子b在穿過電場(chǎng)區(qū)的過程中必然受到電場(chǎng)力的作用而做類平拋運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，其電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤

8、。10選BCD磁場(chǎng)沿x軸正方向，則與粒子運(yùn)動(dòng)的速度v的方向平行，粒子不受洛倫茲力的作用，只受到豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力作用，若重力和電場(chǎng)力大小不相等，則粒子所受合力方向與速度方向不在同一直線上，粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)；若相等，粒子將做勻速直線0運(yùn)動(dòng)，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤。B項(xiàng)，磁場(chǎng)豎直向上，根據(jù)左手定則，洛倫茲力沿y軸正方向，若電場(chǎng)力和重力大小相等，則洛倫茲力剛好能提供向心力，則粒子可能在xOy平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以B項(xiàng)正確。C項(xiàng)，粒子受到豎直向下的電場(chǎng)力，豎直向上的洛倫茲力和豎直向下的重力，若重力和電場(chǎng)力的合力與洛倫茲力的大小相等，則粒子所受合力為零，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以C項(xiàng)正確。D項(xiàng)

9、，粒子受到沿y軸負(fù)方向的電場(chǎng)力，沿y軸正方向的洛倫茲力和豎直向下的重力，若洛倫茲力與電場(chǎng)力的大小相等，則粒子的合力就是豎直方向的重力，粒子將做平拋運(yùn)動(dòng)，所以D項(xiàng)正確。11解析：(1)能從速度選擇器射出的離子滿足qE0qv0B0得v0(2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)E后做類平拋運(yùn)動(dòng)，則xv0tLat2由牛頓第二定律得qEma由解得x 答案：(1)(2) 12解析：(1)帶正電微粒在電場(chǎng)和磁場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)，qEqvB1，解得vE/B13103 m/s。(2)畫出微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R m。由qvB2mv2/R，解得B23/4 T。(3)由圖可知，磁場(chǎng)B2的最小區(qū)域應(yīng)該分布在圖示的矩形PACD內(nèi)，由幾何關(guān)系易得PD2Rsin 6020 cm0.2 m，PAR(1cos 60)/30 m。所以，所求磁場(chǎng)的最小面積為SPDPA m2。答案：(1)3103 m/s(2) T(3) m27