【優(yōu)化方案】高三物理專題復(fù)習(xí)攻略 專題三第2講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知能優(yōu)化訓(xùn)練 新人教版（安徽專用）

優(yōu)化方案高三專題復(fù)習(xí)攻略（新課標(biāo)）物理安徽專用專題三第2講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)知能優(yōu)化訓(xùn)練 1(原創(chuàng)題)如圖327所示，一個(gè)帶正電荷的物塊P，由靜止開始從斜面上A點(diǎn)下滑，滑到水平面BC上的D點(diǎn)停下來已知物塊與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，且不計(jì)物塊經(jīng)過B處時(shí)的機(jī)械能損失先在ABC所在空間加豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第二次讓物塊P從A點(diǎn)由靜止開始下滑，結(jié)果物塊在水平面上的D點(diǎn)停下來后又撤去電場(chǎng)，在ABC所在空間加水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，再次讓物塊P從A點(diǎn)由靜止開始下滑，結(jié)果物塊沿斜面滑下并在水平面上的D點(diǎn)停下來則以下說法中正確的是()圖327AD點(diǎn)一定在D點(diǎn)左側(cè)BD點(diǎn)一定在D點(diǎn)右側(cè)CD點(diǎn)一定在D點(diǎn)左側(cè)DD點(diǎn)一定在D點(diǎn)右側(cè)解析：選D.僅在重力場(chǎng)中時(shí)，物塊由A點(diǎn)至D點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得mghmgs1cosmgs20，即hs1coss20，由題意知A點(diǎn)距水平面的高度h、物塊與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)、斜面傾角、斜面長(zhǎng)度s1為定值，所以s2與重力的大小無關(guān)，而在ABC所在空間加豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，相當(dāng)于把重力增大了，s2不變，D點(diǎn)一定與D點(diǎn)重合，故A、B項(xiàng)都錯(cuò)；在ABC所在空間加水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，洛倫茲力垂直于接觸面向上，正壓力變小，摩擦力變小，重力做的功不變，所以D點(diǎn)一定在D點(diǎn)右側(cè)，C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確答案為D.2(原創(chuàng)題)如圖328所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢(shì)差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為()圖328Ad隨v0增大而增大，d與U無關(guān)Bd隨v0增大而增大，d隨U增大而增大Cd隨U增大而增大，d與v0無關(guān)Dd隨U增大而增大，d隨v0增大而減小解析：選A.設(shè)帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為，如圖甲所示，有cos，又R，如圖乙所示，d2Rcos2cos，選項(xiàng)A正確3如圖329所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，以初速度v0從左端中央沿虛線射入正交的場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中，若qv0BqE，當(dāng)從右上端P點(diǎn)離開時(shí)速率為vP，側(cè)移量為s，則下列說法中正確的是()圖329A在該區(qū)域中粒子的加速度大小恒為B在該區(qū)域中粒子的加速度大小恒為C從P點(diǎn)離開時(shí)速率為vP D從P點(diǎn)離開時(shí)速率為vP 解析：選AD.由于粒子剛射入時(shí)qv0BqE，現(xiàn)將其初速度v0沿原方向分解為v1和v2，使qv1BqE，這樣粒子的運(yùn)動(dòng)就等效為速率為v1，水平向右的勻速直線運(yùn)動(dòng)和速率為v2v0的逆時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合成，其半徑R.那么在該區(qū)域中粒子的加速度大小為a，所以A正確，B錯(cuò)誤由于電場(chǎng)力做負(fù)功，由動(dòng)能定理易求vP，所以C錯(cuò)誤，D正確答案為AD.4如圖3210，真空中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為q的物體以速率v在場(chǎng)內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)t0時(shí)物體在軌道最低點(diǎn)且重力勢(shì)能和電勢(shì)能均為零，則下列判斷正確的是()圖3210A物體一定帶正電且逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)B物體運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械能守恒且恒為mv2C物體運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢(shì)能隨時(shí)間變化關(guān)系為mgR(1cost)D物體運(yùn)動(dòng)過程中，電勢(shì)能隨時(shí)間變化關(guān)系為mgR(cost1)解析：選CD.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，有Eqmg，則物體必定帶正電，由洛倫茲力提供向心力可知，物體順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，A不正確；因有電場(chǎng)力做功，物體的機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)誤；重力勢(shì)能隨時(shí)間變化的關(guān)系式為mgR(1cos)，C正確；因重力做的負(fù)功與電場(chǎng)力做的正功大小相等，故Ep電Ep重mgR(cos1)，故D正確5(2020年高考北京理綜卷)利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用如圖3211所示的矩形區(qū)域ACDG(AC邊足夠長(zhǎng))中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A處有一狹縫離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)靜電場(chǎng)加速后穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到GA邊，被相應(yīng)的收集器收集，整個(gè)裝置內(nèi)部為真空?qǐng)D3211已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m2(m1>m2)，電荷量均為q，加速電場(chǎng)的電勢(shì)差為U，離子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度可以忽略不計(jì)重力，也不考慮離子間的相互作用(1)求質(zhì)量為m1的離子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率v1.(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，求兩種離子在GA邊落點(diǎn)的間距s.(3)在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實(shí)際裝置中狹縫具有一定寬度，若狹縫過寬，可能使兩束離子在GA邊上的落點(diǎn)區(qū)域交疊，導(dǎo)致兩種離子無法完全分離設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)，GA邊長(zhǎng)為定值L，狹縫寬度為d，狹縫右邊緣在A處離子可以從狹縫各處射入磁場(chǎng)，入射方向仍垂直于GA邊且垂直于磁場(chǎng)，為保證上述兩種離子能落在GA邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度解析：(1)加速電場(chǎng)對(duì)離子m1做的功WqU由動(dòng)能定理得m1vqU所以v1.(2)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得qvB，R利用式得離子在磁場(chǎng)中的軌道半徑分別為R1，R2兩種離子在GA邊上落點(diǎn)的間距s2R12R2()(3)質(zhì)量為m1的離子在GA邊上的落點(diǎn)都在其入射點(diǎn)左側(cè)2R1處，由于狹縫的寬度為d.因此落點(diǎn)區(qū)域的寬度也是d.同理質(zhì)量為m2的離子在GA邊上的落點(diǎn)區(qū)域的寬度也是d.為保證兩種離子能完全分離，兩個(gè)區(qū)域應(yīng)無交疊，條件為2(R1R2)>d利用式，代入式得2R1dR1的最大值滿足2R1mLd得(Ld)d求得最大值dm L.答案：(1) (2) ()(3) L