2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第3講 帶電粒子在復(fù)合場中的運動練習(xí).doc

第3講帶電粒子在復(fù)合場中的運動1(2017高考全國卷)如圖，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里三個帶正電的微粒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)做勻速圓周運動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動下列選項正確的是() AmambmcBmbmamcCmcmambDmcmbma解析：選B.該空間區(qū)域為勻強電場、勻強磁場和重力場的疊加場，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，可知其重力與所受到的電場力平衡，洛倫茲力提供其做勻速圓周運動的向心力，有magqE，解得ma.b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，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)向左做勻速直線運動，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B正確2.如圖所示，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b，內(nèi)有帶電量為q的某種自由運動電荷導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強度大小為B.當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢比下表面的低由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負分別為()A.，負B，正C.，負D，正解析：選C.準(zhǔn)確理解電流的微觀表達式，并知道穩(wěn)定時電荷受到的電場力和洛倫茲力平衡，是解決本題的關(guān)鍵由于上表面電勢低，根據(jù)左手定則判斷出自由運動電荷帶負電，排除B、D兩項電荷穩(wěn)定時，所受電場力和洛倫茲力平衡，|q|q|vB，由電流的微觀表達式知：I|q|nSv|q|nabv，由聯(lián)立，得n，故選項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間的電場強度為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，當(dāng)它飛到b板時，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b板而進入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場強度大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向里，磁場磁感應(yīng)強度大小等于，重力加速度為g，則下列關(guān)于粒子運動的有關(guān)說法正確的是()A粒子在ab區(qū)域的運動時間為B粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，圓周半徑r2dC粒子在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，運動時間為D粒子在ab、bc區(qū)域中運動的總時間為解析：選ABD.粒子在ab區(qū)域，豎直方向上做勻減速運動，由v0gt得t，故A正確；水平方向上做勻加速運動，ag，則qEmg，進入bc區(qū)域，電場力大小未變方向豎直向上，電場力與重力平衡，粒子做勻速圓周運動，由qv0B，得r，代入數(shù)據(jù)得r，又v2gd，故r2d，B正確；在bc區(qū)域，粒子運動軌跡所對圓心角為，sin ，運動時間：t，故C錯誤；粒子在ab區(qū)域的運動時間也可以表示為：t，故總時間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)計方案兩個半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強磁場其中MN和MN是間距為h的兩平行極板，其上分別有正對的兩個小孔O和O，ONONd，P為靶點，OPkd(k為大于1的整數(shù))極板間存在方向向上的勻強電場，兩極板間電壓為U.質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子從O點由靜止開始加速，經(jīng)O進入磁場區(qū)域當(dāng)離子打到極板上ON區(qū)域(含N點)或外殼上時將會被吸收，兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在，離子可勻速穿過，忽略相對論效應(yīng)和離子所受的重力求：(1)離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點所需的磁感應(yīng)強度大小；(2)能使離子打到P點的磁感應(yīng)強度的所有可能值；(3)打到P點的能量最大的離子在磁場中運動的時間和在電場中運動的時間解析：(1)離子經(jīng)一次加速的速度為v0，由動能定理得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)離子在電場中經(jīng)過n次加速后到達P點，根據(jù)動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)過第一次加速，在磁場中偏轉(zhuǎn)時，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)強度的可能值為B(n1，2，3，k21)(3)當(dāng)離子在電場中加速(k21)次時，離子打在P點的能量最大此時磁感應(yīng)強度B最終速度vn離子在磁場中做勻速圓周運動的周期T離子在磁場中運動的時間t1T根據(jù)牛頓第二定律，離子在電場中運動的加速度a離子在電場中運動的全過程等效為初速度為0的勻加速直線運動，根據(jù)速度公式vnat2，得離子在電場中的運動時間t2h.答案：(1)(2)(n1，2，3，k21)(3)h