高考物理一輪復習 微專題14 帶電粒子在疊加場中的運動練習 新人教版

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1、 微專題十四 帶電粒子在疊加場中的運動 [A級—基礎練] 1．(08786953)(2017新課標Ⅰ)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，質量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內，a在紙面內做勻速圓周運動，b在紙面內向右做勻速直線運動，c在紙面內向左做勻速直線運動．下列選項正確的是(　　) A．ma＞mb＞mc　　　　　 B．mb＞ma＞mc C．mc＞ma＞mb D．mc＞mb＞ma 解析：B　[因微粒a做勻速圓周運動，則微粒重力不能忽略且與電場力平衡：mag＝qE；

2、由左手定則可以判定微粒b、c所受洛倫茲力的方向分別是豎直向上與豎直向下，則對b、c分別由平衡條件可得mbg＝qE＋Bqvb＞qE、mcg＝qE－Bqvc＜qE，故有mb＞ma＞mc，B正確．] 2．(08786954)如圖所示，在兩個水平放置的平行金屬板之間，電場和磁場的方向相互垂直．一束帶電粒子(不計重力)沿直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉．則這些粒子一定具有相同的(　　) A．質量　　　　　　　 B．電荷量 C．速度 D．比荷 解析：C　[由帶電粒子(不計重力)沿直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉，得Bqv＝qE，則v＝.因B、E恒定，故速度相同，選項C正確．] 3．(087

3、86955)用絕緣細線懸掛一個質量為m、帶電荷量為＋q的小球，讓它處于如圖所示的磁感應強度為B的勻強磁場中．由于磁場的運動，小球靜止在如圖所示位置，這時懸線與豎直方向的夾角為α，并被拉緊，則磁場的運動速度和方向可能是(　　) A．v＝，水平向左 B．v＝，豎直向下 C．v＝，豎直向上 D．v＝，水平向右 解析：C　[根據(jù)運動的相對性，帶電小球相對于磁場的速度與磁場相對于小球(相對地面靜止)的速度大小相等、方向相反．洛倫茲力F＝qvB中的v是相對于磁場的速度．根據(jù)力的平衡條件可以得出，當小球相對磁場以速度v＝豎直向下運動或以速度v＝水平向右運動時，帶電小球都能處于靜止狀態(tài)，但小球

4、處于后者的狀態(tài)時，懸線不受拉力，不會被拉緊，故本題選C.] 4．(08786956)如圖所示，空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場．在該區(qū)域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球．O點為圓環(huán)的圓心，a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點，a點為最高點，c點為最低點，b、O、d三點在同一水平線上．已知小球所受電場力與重力大小相等．現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放，下列判斷正確的是(　　) A．小球能越過d點并繼續(xù)沿環(huán)向上運動 B．當小球運動到c點時，所受洛倫茲力最大 C．小球從a點運動到b點的過程中，重力勢能減小，電勢能增大 D．小球從b點運動到c點的過

5、程中，電勢能增大，動能先增大后減小 解析：D　[由題意可知，小球運動的等效最低點在b、c中間，因此當小球運動到d點時速度為0，不能繼續(xù)向上運動，選項A錯誤；小球在等效最低點時速度最大，所受洛倫茲力最大，選項B錯誤；小球從a運動到b的過程中，重力做正功，電場力也做正功，所以重力勢能與電勢能均減小，選項C錯誤；小球從b運動到c的過程中，電場力做負功，電勢能增大，合外力先做正功再做負功，動能先增大后減小，選項D正確．] 5．(08786957)(2018南京模擬)如圖所示，從S處發(fā)出的熱電子經加速電壓U加速后垂直進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉．設兩極板間電場強度為E，

6、磁感應強度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是(　　) A．適當減小電場強度E B．適當減小磁感應強度B C．適當增大加速電場極板之間的距離 D．適當減小加速電壓U 解析：A　[欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，則qE＝qvB，而電子流向上極板偏轉，則qE＞qvB，應減小E或增大B、v，故A正確，B、C、D錯誤．] 6．(08786958)如圖所示，粗糙的足夠長的豎直木桿上套有一個帶電的小球，整個裝置處在由水平勻強電場和垂直紙面向外的勻強磁場組成的足夠大的復合場中，小球由靜止開始下滑，在整個運動過程中小球的vt圖象為下圖中的(　　)

7、 解析：C　[小球下滑過程中，qE與qvB反向，開始下落時qE>qvB，所以a＝，隨下落速度v的增大a逐漸增大；當qE

8、力方向豎直向下，空間存在磁場，且直線運動方向斜向下，與磁場方向相同，故不受磁場力作用，電場力必水平向右，但電場具體方向未知，故不能判斷帶電小球的電性，選項A錯誤；重力和電場力的合力不為零，故不是勻速直線運動，所以選項B錯誤；因為重力與電場力的合力方向與運動方向相同，故小球一定做勻加速運動，選項C正確；運動過程中由于電場力做正功，故機械能增大，選項D正確．] 8．(08786960)(多選)(2018佛山模擬)如圖所示，某一真空室內充滿豎直向下的勻強電場E，在豎直平面內建立坐標系xOy，在y<0的空間里有與場強E垂直的勻強磁場B，在y>0的空間內，將一質量為m的帶電液滴(可視為質點)自由釋放，

9、此液滴則沿y軸的負方向，以加速度a＝2g(g為重力加速度)做勻加速直線運動，當液滴運動到坐標原點時，瞬間被安置在原點的一個裝置改變了帶電性質(液滴所帶電荷量和質量均不變)，隨后液滴進入y<0的空間內運動，液滴在y<0的空間內運動過程中(　　) A．重力勢能一定是不斷減小 B．電勢能先增大后減小 C．動能不斷增大 D．動能保持不變 解析：BD　[在y>0的空間內，根據(jù)液滴沿y軸負方向以加速度a＝2g(g為重力加速度)做勻加速直線運動可知，液滴在此空間內運動時所受電場力方向向下，大小等于重力；進入y<0的空間后，液滴電性改變，其所受電場力向上，大小仍等于重力，所以液滴將在洛倫茲力作用下

10、做勻速圓周運動，動能保持不變，選項D正確；重力勢能先減小后增大，電勢能先增大后減小，選項A、C均錯誤．] [B級—能力練] 9．(08786961)(多選)如圖所示，空間中存在正交的勻強電場E(方向水平向右)和勻強磁場B(方向垂直紙面向外)，在豎直平面內從a點沿ab、ac方向拋出兩帶電小球(不考慮兩帶電小球的相互作用，兩小球電荷量始終不變)，關于小球的運動，下列說法正確的是(　　) A．沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運動 B．只有沿ab方向拋出的帶電小球才可能做直線運動 C．若沿ac方向拋出的小球做直線運動則小球帶負電，且小球一定是做勻速運動 D．兩小球在運動過程中

11、機械能均守恒 解析：AC　[兩個帶電小球的電性未知，可假設電性再判斷電場力和洛倫茲力的方向，由于在電場力、洛倫茲力和重力作用下小球的直線運動必為勻速運動，只要三力能平衡，小球即可做直線運動，由假設判斷可知沿ab方向做直線運動的小球帶正電、沿ac方向做直線運動的小球帶負電，所以選項A、C正確，選項B錯誤；除重力做功外，洛倫茲力不做功，電場力做功，機械能不守恒，選項D錯誤．] 10．(08786962)(多選)(2018長春模擬)如圖所示，一個絕緣且內壁光滑的環(huán)形細圓管，固定于豎直平面內，環(huán)的半徑為R(比細管的內徑大得多)，在圓管的最低點有一個直徑略小于細管內徑的帶正電小球處于靜止狀態(tài)，小球的

12、質量為m，帶電荷量為q，重力加速度為g.空間存在一磁感應強度大小未知(不為零)，方向垂直于環(huán)形細圓管所在平面且向里的勻強磁場．某時刻，給小球一方向水平向右，大小為v0＝的初速度，則以下判斷正確的是(　　) A．無論磁感應強度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點一定受到管壁的彈力作用 B．無論磁感應強度大小如何，小球一定能到達環(huán)形細圓管的最高點，且小球在最高點一定受到管壁的彈力作用 C．無論磁感應強度大小如何，小球一定能到達環(huán)形細圓管的最高點，且小球到達最高點的速度大小都相同 D．小球在從環(huán)形細圓管的最低點運動到所能到達的最高點的過程中，水平方向分速度的大小一直減小 解析：

13、BC　[小球在軌道最低點時受到的洛倫茲力方向豎直向上，若洛倫茲力和重力的合力恰好提供小球所需要的向心力，則在最低點時小球不會受到管壁彈力的作用，A選項錯誤；小球運動的過程中，洛倫茲力不做功，小球的機械能守恒，運動至最高點時小球的速度v＝，由于是雙層軌道約束，小球運動過程不會脫離軌道，所以小球一定能到達軌道最高點，C選項正確；在最高點時，小球做圓周運動的向心力F＝m＝mg，小球受到豎直向下洛倫茲力的同時必然受到與洛倫茲力等大反向的軌道對小球的彈力，B選項正確；小球在從最低點到最高點的運動過程中，小球在下半圓內上升的過程中，水平分速度向右一定遞減，到達圓心的等高點時，水平速度為零，而運動至上半圓后

14、水平分速度向左且不為零，所以水平分速度一定有增大的過程，D選項錯誤．] 11．(08786963)如圖所示，區(qū)域Ⅰ內有與水平方向成45角的勻強電場E1，區(qū)域寬度為d1，區(qū)域Ⅱ內有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E2，區(qū)域寬度為d2，磁場方向垂直紙面向里，電場方向豎直向下．一質量為m、帶電荷量為q的微粒在區(qū)域Ⅰ左邊界的P點，由靜止釋放后水平向右做直線運動，進入區(qū)域Ⅱ后做勻速圓周運動，從區(qū)域Ⅱ右邊界上的Q點穿出，其速度方向改變了60，重力加速度為g，求： (1)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內勻強電場的電場強度E1、E2的大??； (2)區(qū)域Ⅱ內勻強磁場的磁感應強度B的大小； (3)微粒從P運動到Q的

15、時間． 解析：(1)微粒在區(qū)域Ⅰ內水平向右做直線運動，則在豎直方向上有qE1sin 45 ＝mg， 解得E1＝. 微粒在區(qū)域Ⅱ內做勻速圓周運動，則在豎直方向上有mg＝qE2，E2＝. (2)設微粒在區(qū)域Ⅰ內水平向右做直線運動時加速度為a，離開區(qū)域Ⅰ時速度為v，在區(qū)域Ⅱ內做勻速圓周運動的軌道半徑為R，則 a＝＝g. v2＝2ad1(或qE1cos 45d1＝mv2) Rsin 60＝d2，qvB＝m. 解得B＝ (3)微粒在區(qū)域Ⅰ內做勻加速運動，t1＝ 在區(qū)域Ⅱ內做勻速圓周運動的圓心角為60，則 T＝，t2＝＝. 解得t＝t1＋t2＝ ＋ . 答案：見解析 12．

16、(08786964)(2018河南中原名校聯(lián)考)光滑水平面上存在勻強電場E和勻強磁場B，電場線水平向右，磁感線垂直紙面向里．水平面左端固定著一塊豎直擋板，與擋板相距L處放著一個質量為m、帶電荷量為－q的小物塊，如圖所示．物塊在電場力作用下從靜止開始運動，而后相繼多次與擋板相碰，物塊每次和擋板碰撞后速度都減為碰前的k倍(k<1)，設物塊在運動和碰撞過程中電荷量始終不變，碰撞時間極短，重力加速度為g. (1)要使物塊運動過程中始終不離開水平面，L應滿足什么條件？ (2)從物塊開始運動到最后停止運動共需要多少時間？ 解析：(1)小物塊第一次撞前和撞后受力如圖所示，由題意可知只要第一次

17、撞前不離開水平面，以后必定在水平面上運動，碰撞前有FN＋qv1B＝mg qEL＝mv 不離開水平面的條件為FN≥0. 由上述方程解得L應滿足L≤ . (2)由(1)可知第一次撞前v1＝ ，由v1＝t1得t1＝＝ . 第二次撞前v2＝kv1，由v2＝得t2＝＝2k ， 第三次撞前v3＝kv2，由v3＝得t3＝＝2k2， …… 第n次撞前vn＝kvn－1，由vn＝得tn＝＝2kn－1， 故t＝t1＋t2＋t3＋…＋tn＝ (1＋2k＋2k2＋2k3＋…＋2kn－1)＝ . 當小物塊停止時n→∞，有kn－1→0，故 t＝ . 答案：(1)L≤　(2)t＝ 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375