2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)

2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)1(2017·高考全國(guó)卷)如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)下列選項(xiàng)正確的是() AmambmcBmbmamcCmcmambDmcmbma解析：選B.該空間區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的疊加場(chǎng)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可知其重力與所受到的電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有magqE，解得ma.b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向上，可知mbgqEqvbB，解得mb.c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向下，可知mcgqvcBqE，解得mc.綜上所述，可知mb>ma>mc，選項(xiàng)B正確2.如圖所示，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b，內(nèi)有帶電量為q的某種自由運(yùn)動(dòng)電荷導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢(shì)比下表面的低由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為()A.，負(fù)B，正C.，負(fù)D，正解析：選C.準(zhǔn)確理解電流的微觀表達(dá)式，并知道穩(wěn)定時(shí)電荷受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，是解決本題的關(guān)鍵由于上表面電勢(shì)低，根據(jù)左手定則判斷出自由運(yùn)動(dòng)電荷帶負(fù)電，排除B、D兩項(xiàng)電荷穩(wěn)定時(shí)，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡，|q|q|vB，由電流的微觀表達(dá)式知：I|q|nSv|q|nabv，由聯(lián)立，得n，故選項(xiàng)C正確3(多選)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，ab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v0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板而進(jìn)入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于，重力加速度為g，則下列關(guān)于粒子運(yùn)動(dòng)的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A粒子在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為B粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑r2dC粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為D粒子在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為解析：選ABD.粒子在ab區(qū)域，豎直方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，由v0gt得t，故A正確；水平方向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，ag，則qEmg，進(jìn)入bc區(qū)域，電場(chǎng)力大小未變方向豎直向上，電場(chǎng)力與重力平衡，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由qv0B，得r，代入數(shù)據(jù)得r，又v2gd，故r2d，B正確；在bc區(qū)域，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角為，sin ，運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t，故C錯(cuò)誤；粒子在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也可以表示為：t，故總時(shí)間t總，故D正確4(2015·高考重慶卷)如圖為某種離子加速器的設(shè)計(jì)方案兩個(gè)半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)其中MN和MN是間距為h的兩平行極板，其上分別有正對(duì)的兩個(gè)小孔O和O，ONONd，P為靶點(diǎn)，OPkd(k為大于1的整數(shù))極板間存在方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間電壓為U.質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子從O點(diǎn)由靜止開始加速，經(jīng)O進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域當(dāng)離子打到極板上ON區(qū)域(含N點(diǎn))或外殼上時(shí)將會(huì)被吸收，兩虛線之間的區(qū)域無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在，離子可勻速穿過(guò)，忽略相對(duì)論效應(yīng)和離子所受的重力求：(1)離子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)僅加速一次后能打到P點(diǎn)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；(2)能使離子打到P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值；(3)打到P點(diǎn)的能量最大的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間解析：(1)離子經(jīng)一次加速的速度為v0，由動(dòng)能定理得qUmv離子的軌道半徑為R0，則R0kd由洛倫茲力提供向心力，qv0Bm聯(lián)立式得B.(2)設(shè)離子在電場(chǎng)中經(jīng)過(guò)n次加速后到達(dá)P點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理和牛頓第二定律得nqUmvqvnBmrn聯(lián)立式解得vn，B當(dāng)離子經(jīng)過(guò)第一次加速，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，qUmvqv1Bm聯(lián)立式解得r1由于<r1，解得1nk2，且n為整數(shù)，所以n1，2，3，k21.磁感應(yīng)強(qiáng)度的可能值為B(n1，2，3，k21)(3)當(dāng)離子在電場(chǎng)中加速(k21)次時(shí)，離子打在P點(diǎn)的能量最大此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B最終速度vn離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1T根據(jù)牛頓第二定律，離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度a離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程等效為初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度公式vnat2，得離子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2h.答案：(1)(2)(n1，2，3，k21)(3)h