廣東2011高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章第三講帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)試題

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1、第八章 第三講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分) 1. 如圖1所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E， 方向豎直向下，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量 為m的帶電粒子，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)的一豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則可判 斷該帶電質(zhì)點(diǎn) (　　) 圖1 的正電荷 解析：帶電粒子在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有m

2、g＝qE，求得電荷量q＝qvB＝mvω得ω＝＝＝v＝，故D錯(cuò). 答案：C 2. 目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī).如圖2所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、Bv，兩金屬板的板長(zhǎng)(沿初速度方向)為L(zhǎng)，板間距離為d，金屬板的正對(duì)面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于離子初速度方向，負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間.當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表的示數(shù)為I.那么板間電離氣體的電阻率為 (　　) 圖2 A.(－R) B.(－R) C.(－

3、R) D.(－R) 解析：當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定時(shí)，等離子體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以qvB＝qE＝q，即U＝Bdv，由I＝和r＝ρ得ρ＝(－R)，故A正確. 答案：A 3. 如圖3所示，有一混合正離子束先后通過(guò)正交電場(chǎng)、磁 場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域 Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，則說(shuō)明這 些正子具有相同的 (　　) 圖3 A.動(dòng)能 C.電荷量 解析：設(shè)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)

4、為E，由于正離子在區(qū)域Ⅰ里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則Eq＝B1qv，得v＝；當(dāng)正離子進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時(shí)，偏轉(zhuǎn)半徑又相同，所以R＝＝＝，故選項(xiàng)D正確. 答案：D 4. 一重力不計(jì)的帶電粒子以水平初速度v0(v0W2 W1W2，也可能是W1

5、加場(chǎng)時(shí)洛倫茲力小于電場(chǎng)力，二力方向相反，所以沿電場(chǎng)方向偏移的距離比第一次僅受電場(chǎng)力時(shí)偏移的距離小，且洛倫茲力不做功，故W1>W2.B項(xiàng)正確. 答案：B 5. 如圖5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)和垂直于紙面向外的勻強(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6所示，其中正確的是 (　　) 圖5 圖6 解析：小球下滑過(guò)程中，qE與qvB反向，開(kāi)始下落時(shí)qE>qvB，所以a＝， 隨下落速度v的增大a逐漸增大

6、；當(dāng)qE

7、和增大v，其他條件不變，則粒子可能直線穿過(guò) C.若粒子向下偏，能夠飛出極板間，則粒子動(dòng)能一定減小 D.若粒子向下偏，能夠飛出極板間，則粒子的動(dòng)能有可能不變 解析：粒子能夠直線穿過(guò)，則有q＝qvB，即v＝，若U、B增大的倍數(shù)不同，粒子 不能沿直線穿過(guò)，A項(xiàng)錯(cuò)，同理B項(xiàng)正確；粒子向下偏，電場(chǎng)力做負(fù)功，又W洛＝0， 所以ΔEk<0，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò). 答案：BC 7. 利用如圖8所示的方法可以測(cè)得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子 數(shù)n，現(xiàn)測(cè)得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加 有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在導(dǎo)體上、 下表面間用電壓表可測(cè)得電壓

8、為U.已知自由電子的電荷量為e，則 下列判斷正確的是 (　　) 圖8 解析：畫(huà)出平面圖如圖所示，由左手定則可知，自由電子向上表面偏 e＝evB，I＝neSv＝ nebdv得n＝，故D正確，C錯(cuò)誤. 答案：BD 8. 如圖9所示，一個(gè)帶正電的滑環(huán)套在水平且足夠長(zhǎng)的粗糙的絕緣 桿上，整個(gè)裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)給滑環(huán)一個(gè) 水平向右的瞬時(shí)作用力，使其開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動(dòng)情 況可能的是

9、 (　　) 圖9 B.始終做減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止于桿上 C.先做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng) D.先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng) 解析：給滑環(huán)一個(gè)瞬時(shí)作用力，滑環(huán)獲得一定的速度v，當(dāng)qvB＝mg時(shí)，滑環(huán)將以vqvBmg時(shí)，滑環(huán)先做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)減速到qvB＝mg后，以速度v＝做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于摩擦阻力作用，環(huán)不可能做加速運(yùn)動(dòng)，故C、D錯(cuò). 答案：AB 9. 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)，如圖10 所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體以速度v在豎直平面內(nèi)做半 徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)t＝0時(shí)刻物體在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì) 能為零，電勢(shì)

10、能也為零，那么，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖10 B.物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能守恒，且機(jī)械能為E＝mv2 C.物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為Ep＝mgR(1－cost) D.物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電勢(shì)能隨時(shí)間的變化關(guān)系為Ep′＝mgR(1－cost) θ角，θ＝，則Ep＝mg(R－Rcosθ)＝mgR(1－cost)，C正確.由于電勢(shì)能與重力勢(shì)能大小相等且電勢(shì)能是負(fù)值，故D錯(cuò)誤. 答案：AC 10. (2009·青島模擬)環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能離子的重要裝置，如圖11所示，正、負(fù)

11、離子由靜止經(jīng)過(guò)電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而在碰撞區(qū)迎面相撞.為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖11 A.對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大 B.對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小 C.對(duì)于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小 D.對(duì)于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變

12、 解析：在加速器中qU＝mv2，在環(huán)狀空腔內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝，即r＝ ，所以在半徑不變的條件下越大，B越小，選項(xiàng)B正確；粒子在空腔內(nèi)的周期T ＝，故加速電壓越大，粒子的速率v越大，其周期越小，選項(xiàng)C正確. 答案：BC 三、非選擇題(本題共2小題，共30分) 11. (15分)(2009·天津高考)如圖12所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直 平面內(nèi)，在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁 感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直xOy平面向里，電場(chǎng)線平行于y 質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球，從y軸上的A點(diǎn)水平向 圖12 右拋出，經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng)，恰能做勻

13、速圓周運(yùn)動(dòng)， 從x軸上的N點(diǎn)第一次離開(kāi)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，MN之間的距離為L(zhǎng)，小球過(guò)M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為θ.不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求： (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向； (2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大?。? (3)A點(diǎn)到x軸的高度h. 解析：(1)小球在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所受電場(chǎng)力必須與重力平衡，有 qE＝mg ① E＝

14、 ② 重力的方向是豎直向下的，電場(chǎng)力的方向則應(yīng)為豎直向上，由于小球帶正電，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上. (2)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，O′為圓心，MN為弦長(zhǎng)，∠MO′P＝θ， r，由幾何關(guān)系知 ＝sinθ ③ 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v，有 qvB＝ ④ 由速度的合成與分解知 ＝co

15、sθ ⑤ 由③④⑤式得 v0＝cotθ. ⑥ (3)設(shè)小球到M點(diǎn)時(shí)的豎直分速度為vy，它與水平分速度的關(guān)系為 vy＝v0tanθ ⑦ 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知 v＝2gh

16、 ⑧ 由⑥⑦⑧式得h＝. 答案：(1)　方向豎直向上　(2)cotθ (3) 12. (15分)(2010·濟(jì)南模擬)某塑料球成型機(jī)工作時(shí)，可以噴出速 度v0＝10 m/s的塑料小球，已知噴出小球的質(zhì)量m＝1.0×10－4 kg，并且在噴出時(shí)已帶了q＝1.0×10－4 C的負(fù)電荷，如圖13所示，小球從噴口飛出后，先滑過(guò)長(zhǎng)d＝1.5 m的水平光滑的絕緣軌道，而后又過(guò)半徑R＝0.4 mE的勻強(qiáng)電場(chǎng)， 小球?qū)⑶『脧膱A弧軌道的最高點(diǎn)M處水平飛出；若再在圓形軌道區(qū)域加上垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，小球?qū)⑶『脧膱A形軌道上與圓心等高的N點(diǎn)脫離軌道落入放在地面上接地良好的金屬容器內(nèi)，g＝10 m/s2，求： (1)所加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E； (2)所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 解析：(1)設(shè)小球在M點(diǎn)的速率為v1，只加電場(chǎng)時(shí)對(duì)小球在M點(diǎn)由牛頓第二定律得：mg＝m 在水平軌道上，對(duì)小球由動(dòng)能定理得： qEd＝mv－mv 由以上兩式解之得：E＝32 V/m (2)設(shè)小球在N點(diǎn)速率為v2，在N點(diǎn)由牛頓第二定律得：qv2B＝m 從M到N點(diǎn)，由機(jī)械能守恒定律得： mgR＋mv＝mv 解得：B＝5 T. 答案：(1)32 V/m　(2)5 T