2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題八 電場、磁場及帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動(dòng)限時(shí)訓(xùn)練

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題八 電場、磁場及帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動(dòng)限時(shí)訓(xùn)練 一、選擇題 1.(xx·高考全國卷Ⅰ，T15，6分)如圖，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中，電場力所做的負(fù)功相等．則(　　) A．直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM>φQ B．直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM>φN C．若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做正功 D．若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做負(fù)功 解析：選B.由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中電場力

2、所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點(diǎn)在同一等勢面上，且電場線方向?yàn)镸→N，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢面上，電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．(xx·高考全國卷Ⅱ，T14，6分)如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置．若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將(　　) A．保持靜止?fàn)顟B(tài) B．向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng) C．向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng) D．向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng) 解析：選D.兩板水平放置時(shí)，放置于

3、兩板間a點(diǎn)的帶電微粒保持靜止，帶電微粒受到的電場力與重力平衡．當(dāng)將兩板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，電場力大小不變，方向逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)45°，受力如圖，則其合力方向沿二力角平分線方向，微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)D正確． 3．(多選)(xx·高考廣東卷)如圖所示的水平勻強(qiáng)電場中，將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置，釋放后，M、N保持靜止，不計(jì)重力，則(　　) A．M的帶電量比N的大 B．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷 C．靜止時(shí)M受到的合力比N的大 D．移動(dòng)過程中勻強(qiáng)電場對M做負(fù)功 解析：選BD.兩帶電小球分別在兩球間的庫侖力和水平勻強(qiáng)電場的電場力作用下處于平衡狀態(tài)，因?yàn)?/p>

4、兩小球間的庫侖力等大反向，則勻強(qiáng)電場對兩帶電小球的電場力也等大反向，所以兩帶電小球的帶電量相等，電性相反，靜止時(shí)，兩球所受合力均為零，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；M、N兩帶電小球受到的勻強(qiáng)電場的電場力分別水平向左和水平向右，即M帶負(fù)電，N帶正電，M、N兩球在移動(dòng)的過程中勻強(qiáng)電場對M、N均做負(fù)功，選項(xiàng)B、D正確． 4．(多選)(xx·高考山東卷)如圖甲，兩水平金屬板間距為d，板間電場強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示．t＝0時(shí)刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，0～時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng)，T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出．微粒運(yùn)動(dòng)過程中未與金屬板接觸．重力加速度的大小為g.關(guān)于微粒在0～T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述

5、，正確的是(　　) A．末速度大小為 v0 B．末速度沿水平方向 C．重力勢能減少了mgd D．克服電場力做功為mgd 解析：選BC.0～時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng)，有mg＝qE0.把微粒的運(yùn)動(dòng)分解，水平方向：做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)；豎直方向：～時(shí)間內(nèi)，只受重力，做自由落體運(yùn)動(dòng)，時(shí)刻，v1y＝g；～T時(shí)間內(nèi)，a＝＝g，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，T時(shí)刻，v2y＝v1y－a·＝0，所以末速度v＝v0，方向沿水平方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確．重力勢能的減少量ΔEp＝mg·＝mgd，所以選項(xiàng)C正確．根據(jù)動(dòng)能定理：mgd－W克電＝0，得W克電＝mgd，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 5.(多選)(xx·高考四川卷)如

6、圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零，則小球a(　　) A．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小 B．從N到P的過程中，速率先增大后減小 C．從N到Q的過程中，電勢能一直增加 D．從P到Q的過程中，動(dòng)能減少量小于電勢能增加量 解析：選BC.小球a從N點(diǎn)釋放一直到達(dá)Q點(diǎn)的過程中，a、b兩球的距離一直減小，庫侖力變大，a受重力不變，重力和庫侖力的夾角從90°一直減小，故合力變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球a從N到P的過程中

7、，速度方向與重力和庫侖力的合力方向的夾角由小于90°到大于90°，故庫侖力與重力的合力先做正功后做負(fù)功，a球速率先增大后減小，選項(xiàng)B正確；小球a由N到Q的過程中庫侖力一直做負(fù)功，電勢能一直增加，選項(xiàng)C正確；小球a從P到Q的過程中，減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能和電勢能之和，故動(dòng)能的減少量大于電勢能的增加量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 6．(多選)(xx·山東濟(jì)南一模)無限長通電直導(dǎo)線在其周圍某一點(diǎn)產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比，與導(dǎo)線到這一點(diǎn)的距離成反比，即B＝k(式中k為常數(shù))．如圖甲所示，光滑絕緣水平面上平行放置兩根無限長直導(dǎo)線M和N，導(dǎo)線N中通有方向如圖的恒定電流IN，導(dǎo)線M中的電流IM大小隨時(shí)間變

8、化的圖象如圖乙所示，方向與N中電流方向相同．絕緣閉合導(dǎo)線框ABCD放在同一水平面上，AB邊平行于兩直導(dǎo)線，且位于兩者正中間．則以下說法正確的是(　　) A．0～t0時(shí)間內(nèi)，流過R的電流方向由C→D B．t0～2t0時(shí)間內(nèi)，流過R的電流方向由D→C C．0～t0時(shí)間內(nèi)，不計(jì)CD邊電流影響，則AB邊所受安培力的方向向左 D．t0～2t0時(shí)間內(nèi)，不計(jì)CD邊電流影響，則AB邊所受安培力的方向向右 解析：選ACD.0～t0時(shí)間內(nèi)，M中電流由0逐漸增加到IN，則線框中合磁場向里且逐漸增大，則感應(yīng)電流的磁場應(yīng)向外，線框中電流方向?yàn)锳→B→C→D→A，故A對．t0～2t0時(shí)間內(nèi)，M中電流由IN增

9、大到2IN，線框中磁場向里且逐漸增大，則感應(yīng)電流的磁場仍向外，線框中電流方向?yàn)锳→B→C→D→A，B錯(cuò).0～t0時(shí)間內(nèi)，AB中電流由A→B，AB處磁場向外，則其所受安培力的方向向左，C對．t0～2t0時(shí)間內(nèi)，AB中電流仍為A→B，但AB處磁場方向向里，則其所受安培力的方向向右，D對． 7．(xx·昆明一模)如圖所示，帶有正電荷的A粒子和B粒子同時(shí)以同樣大小的速度從寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場的邊界上的O點(diǎn)分別以30°和60°(與邊界的夾角)射入磁場，又恰好都不從另一邊界飛出，則下列說法中正確的是(　　) A．A、B兩粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為 B．A、B兩粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半

10、徑之比為 C．A、B兩粒子的之比是 D．A、B兩粒子的之比是 解析：選D.粒子在磁場中由洛倫茲力提供向心力，從而確定半徑為R＝，由幾何關(guān)系則有Rcos 30°＋R＝d，rcos 60°＋r＝d，得＝，故A、B錯(cuò)誤；由于B與v的大小均相同，則R與成反比．所以A、B兩粒子的之比是，故C錯(cuò)誤、D正確． 8．(多選)(xx·武漢一模)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0，L)．一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場，此時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說法中正確的是(　

11、　) A．電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 B．電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 C．磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo)為 D．電子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心坐標(biāo)為(0，－2L) 解析：選BC.設(shè)電子的軌跡半徑為R，由幾何知識(shí)得Rsin 30°＝R－L，得R＝2L，故電子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心坐標(biāo)為(0，－L)，電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝，而T＝，所以t＝，A、D錯(cuò)誤，B正確；設(shè)磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo)為(x，y)，其中x＝Rcos 30°＝L，y＝，故磁場圓心坐標(biāo)為，C正確． 9．(xx·北京東城區(qū)二模)如圖所示，M、N為兩條沿豎直方向放置的直導(dǎo)線，其中有一條導(dǎo)線中通有恒定電流，另一條導(dǎo)線中無電流．一帶電粒子在M、N兩

12、條直導(dǎo)線所在的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，曲線ab是該粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．帶電粒子所受重力及空氣阻力均可忽略不計(jì)．關(guān)于導(dǎo)線中的電流方向、粒子帶電情況以及運(yùn)動(dòng)的方向，下列說法正確的是(　　) A．M中通有自上而下的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng) B．M中通有自上而下的恒定電流，帶正電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng) C．N中通有自上而下的恒定電流，帶正電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng) D．N中通有自上而下的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 解析：選A.靠近導(dǎo)線M處，粒子的偏轉(zhuǎn)程度大，說明靠近M處偏轉(zhuǎn)的半徑小，洛倫茲力提供電子偏轉(zhuǎn)的向心力，由qvB＝m得圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝，粒子速率不變，偏轉(zhuǎn)半徑小，說明B強(qiáng)，又

13、靠近通電直導(dǎo)線的地方磁場強(qiáng)，故只有M中通電流，故C、D錯(cuò)誤；根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，合外力指向弧內(nèi)，當(dāng)M通向下的電流且粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，利用安培定則可判斷，在M、N之間的磁場為垂直紙面向外，根據(jù)左手定則可以判斷，該粒子應(yīng)帶負(fù)電，故A正確，B錯(cuò)誤． 10.(多選)(xx·高考四川卷)如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子，平板MN垂直于紙面，在紙面內(nèi)的長度L＝9.1 cm，中點(diǎn)O與S間的距離d＝4.55 cm，MN與SO直線的夾角為θ，板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0×10－4 T．電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg，電量e＝－1

14、.6×10－19 C，不計(jì)電子重力．電子源發(fā)射速度v＝1.6×106 m/s的一個(gè)電子，該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l，則(　　) A．θ＝90°時(shí)，l＝9.1 cm　　B．θ＝60°時(shí)，l＝9.1 cm C．θ＝45°時(shí)，l＝4.55 cm D．θ＝30°時(shí)，l＝4.55 cm 解析：選AD.電子在磁場中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力：evB＝，R＝＝4.55×10－2 m＝4.55 cm＝，θ＝90°時(shí)，擊中板的范圍如圖1所示，l＝2R＝9.1 cm，選項(xiàng)A正確．θ＝60°時(shí)，擊中板的范圍如圖2所示，l＜2R＝9.1 cm，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．θ＝30°時(shí)，擊中板的范圍如圖3所示，l＝R

15、＝4.55 cm，當(dāng)θ＝45°時(shí)，擊中板的范圍如圖4所示，l＞R(R＝4.55 cm)，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 二、非選擇題 11．如圖甲所示，在y＝0和y＝2 m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場，MN為電場區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大．電場強(qiáng)度的變化如圖乙所示，取x軸正方向?yàn)殡妶稣较?，現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為＝1.0×10－2 C/kg，在t＝0時(shí)刻以速度v0＝5×102 m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場區(qū)域，不計(jì)粒子重力．求： (1)粒子通過電場區(qū)域的時(shí)間； (2)粒子離開電場時(shí)的位置坐標(biāo)； (3)粒子通過電場區(qū)域后沿x方向的速度大?。? 解析：(1)因

16、粒子初速度方向垂直勻強(qiáng)電場，在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，所以粒子通過電場區(qū)域的時(shí)間 t＝＝4×10－3 s. (2)粒子沿x軸負(fù)方向先加速后減速，加速時(shí)的加速度大小為a1＝＝4 m/s2，減速時(shí)的加速度大小為a2＝ ＝2 m/s2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得，x方向上的位移為 x＝a1＋a1－a2＝2×10－5 m 因此粒子離開電場時(shí)的位置坐標(biāo)為 (－2×10－5 m，2 m)． (3)粒子通過電場區(qū)域后沿x方向的速度為 vx＝a1－a2＝4×10－3 m/s. 答案：見解析 12．(xx·沈陽一模)如圖所示，在真空中xOy坐標(biāo)平面的x>0區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0×10－2 T的勻強(qiáng)磁

17、場，方向與xOy平面垂直，在x軸上的P(10，0)點(diǎn)，有一放射源，在xOy平面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射速率v＝104 m/s的帶正電的粒子，粒子的質(zhì)量為m＝1.6×10－25 kg，電荷量為q＝1.6×10－18 C，求帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍． 解析： 帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)由牛頓第二定律得：qvB＝m，解得：R＝＝0.1 m＝10 cm.如圖所示，當(dāng)帶電粒子打到y(tǒng)軸上方的A點(diǎn)與P連線正好為其圓軌跡的直徑時(shí)，A點(diǎn)即為粒子能打到y(tǒng)軸上方的最高點(diǎn)．因OP＝10 cm，AP＝2R＝20 cm，則OA＝ ＝10 cm.當(dāng)帶電粒子的圓軌跡正好與y軸下方相切于B點(diǎn)時(shí)，若圓心再向左偏，則粒子就會(huì)從縱軸離開磁場，所以B點(diǎn)即為粒子能打到y(tǒng)軸下方的最低點(diǎn)，易得OB＝R＝10 cm，綜上所述，帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍為－10～10 cm. 答案：－10～10 cm