高中物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí):第九章磁場(chǎng) 課時(shí)作業(yè)46 Word版含解析

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1、 課時(shí)作業(yè)(四十六) 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) [基礎(chǔ)訓(xùn)練] 1.(2018·福建廈門一模)如圖所示是速度選擇器的原理圖,已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B并相互垂直分布,某一帶電粒子(重力不計(jì))沿圖中虛線水平通過.則該帶電粒子(  ) A.一定帶正電 B.速度大小為 C.可能沿QP方向運(yùn)動(dòng) D.若沿PQ方向運(yùn)動(dòng)的速度大于,將一定向下極板偏轉(zhuǎn) 答案:B 解析:假設(shè)帶電粒子帶正電,沿PQ方向運(yùn)動(dòng),由左手定則判斷,洛倫茲力方向向上,由靜電場(chǎng)知識(shí)判斷,電場(chǎng)力方向向下;反之,假設(shè)帶電粒子帶負(fù)電,沿PQ方向運(yùn)動(dòng),由左手定則判斷,洛倫茲力方向向下,電場(chǎng)力方向向上,所以只要滿足qvB=q

2、E,即v=,帶電粒子均可沿PQ水平通過,故A錯(cuò)誤,B正確.若帶電粒子帶正電,沿QP方向運(yùn)動(dòng),則洛倫茲力和電場(chǎng)力方向均向下,不可能沿題圖中虛線水平通過,同理,若帶電粒子帶負(fù)電,沿QP方向運(yùn)動(dòng),則洛倫茲力和電場(chǎng)力方向均向上,也不可能沿題圖中虛線水平通過,故C錯(cuò)誤.若沿PQ方向運(yùn)動(dòng)的速度大于,則qvB>qE,粒子將向上極板偏轉(zhuǎn),故D錯(cuò)誤. 2.(2018·河北衡水冀州月考)如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,在間距為d的平行金屬板A、C間,存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩金屬板通過導(dǎo)線與變阻器R相連,等離子體以速度v平行于兩金屬板垂直射入磁場(chǎng).若要減小該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì),可采取的方法是

3、(  ) A.增大d B.增大B C.增大R D.減小v 答案:D 解析:發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=Bdv,要想減小電動(dòng)勢(shì),則可以通過減小B、d或v實(shí)現(xiàn).故D正確,A、B、C錯(cuò)誤. 3.(多選)在空間某一區(qū)域里,有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,且兩者正交.有兩個(gè)帶電油滴,都能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,則兩油滴一定相同的是(  ) A.帶電性質(zhì) B.運(yùn)動(dòng)周期 C.運(yùn)動(dòng)半徑 D.運(yùn)動(dòng)速率 答案:AB 解析:油滴受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng).由受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),得mg=qE,結(jié)合電場(chǎng)方向則油滴一定帶負(fù)電,且兩油滴比荷=相等.

4、洛倫茲力提供向心力,有周期T=,所以兩油滴周期相等,故A、B正確.由r=知,速度v越大,半徑則越大,故C、D錯(cuò)誤. 4.(2018·山西四校聯(lián)考)如圖所示,有一金屬塊放在垂直于表面C的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)有穩(wěn)恒電流沿平行平面C的方向通過時(shí),下列說法正確的是(  ) A.金屬塊上表面M的電勢(shì)高于下表面N的電勢(shì) B.電流增大時(shí),M、N兩表面間的電壓U增大 C.磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),M、N兩表面間的電壓U減小 D.金屬塊中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)越少,M、N兩表面間的電壓U越小 答案:B 解析:由左手定則可知,金屬塊通有題圖示方向電流時(shí),自由電子受到向上的洛倫茲力,向M面偏轉(zhuǎn),故上表面M電勢(shì)低于

5、下表面N的電勢(shì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;最終電子在洛倫茲力和電場(chǎng)力作用下處于平衡,即evB=e,則有U=Bvd,由此可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),M、N兩表面間的電壓增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由電流的微觀表達(dá)式I=neSv可知,電流增大說明自由電子定向移動(dòng)速率v增大,所以M、N兩表面間的電壓增大,B項(xiàng)正確;電流一定時(shí),金屬塊中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n越少,自由電子定向移動(dòng)的速率一定越大,所以M、N兩表面間的電壓越大,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 5.(2018·北京豐臺(tái)區(qū)模擬)如圖所示,兩平行金屬板P、Q水平放置,板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出).一個(gè)帶電粒子在兩板間沿虛線所示路徑做勻速直線運(yùn)動(dòng).粒子通過兩平行板后從O點(diǎn)垂直進(jìn)入另

6、一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過半個(gè)周期后打在擋板MN上的A點(diǎn),不計(jì)粒子重力.則下列說法不正確的是(  ) A.此粒子一定帶正電 B.P、Q間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一定垂直紙面向里 C.若另一個(gè)帶電粒子也能在P、Q間做勻速直線運(yùn)動(dòng),則它一定與該粒子具有相同的比荷 D.若另一個(gè)帶電粒子也能沿相同的軌跡運(yùn)動(dòng),則它一定與該粒子具有相同的比荷 答案:C 解析:根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,由左手定則可知,粒子帶正電,選項(xiàng)A正確;粒子在兩板間受豎直向下的電場(chǎng)力,則洛倫茲力方向豎直向上,由左手定則可知,P、Q間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一定垂直紙面向里,選項(xiàng)B正確;若另一個(gè)帶電粒子也能在P、Q間做勻速直線

7、運(yùn)動(dòng),則有qvB=qE,可得v=,則它一定與該粒子具有相同的速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若另一個(gè)帶電粒子也能沿相同的軌跡運(yùn)動(dòng),則有qvB=m,可得r=,它一定與該粒子具有相同的比荷和相同的速度,選項(xiàng)D正確.本題選不正確的,故選C. 6.質(zhì)量為m、帶電量為q的液滴以速度v沿與水平方向成45°角斜向上進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)疊加區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向右,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,如圖所示.液滴帶正電荷,在重力、電場(chǎng)力及磁場(chǎng)力共同作用下在場(chǎng)區(qū)做勻速直線運(yùn)動(dòng).重力加速度為g.試求: (1)電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B各多大? (2)當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到某一點(diǎn)A時(shí),電場(chǎng)方向突然變?yōu)樨Q直向上,大小不改變,不考慮因電

8、場(chǎng)變化而產(chǎn)生的影響,求此后液滴做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑. 答案:(1)  (3) 解析:(1)液滴帶正電,液滴受力如圖所示: 根據(jù)平衡條件,有:qE=mgtan θ=mg qvB==mg 故:E=,B=. (2)電場(chǎng)方向突然變?yōu)樨Q直向上,大小不改變,故電場(chǎng)力與重力平衡,洛倫茲力提供向心力,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律,有a==g qvB= 解得:R=. [能力提升] 7.(2018·遼寧五校聯(lián)考)有一個(gè)帶電荷量為+q、重力為G的小球,從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下,兩極板間另有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向如圖所示,則帶電小球通過有電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間時(shí),下列說

9、法正確的是(  ) A.一定做曲線運(yùn)動(dòng) B.不可能做曲線運(yùn)動(dòng) C.有可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D.有可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) 答案:A 解析:帶電小球在沒有進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)前做自由落體運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場(chǎng)后,受豎直向下的重力G=mg、水平向左的電場(chǎng)力F電=qE與水平向右的洛倫茲力F洛=qBv,重力與電場(chǎng)力大小和方向保持恒定,但因?yàn)樗俣却笮?huì)發(fā)生變化,所以洛倫茲力大小和方向會(huì)發(fā)生變化,所以一定會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng),A正確,B、C、D錯(cuò)誤. 8.(2018·河北冀州模擬)我國位處北半球,某地區(qū)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和可看做勻強(qiáng)磁場(chǎng)的地磁場(chǎng)B,電場(chǎng)與地磁場(chǎng)的方向相同,地磁場(chǎng)的豎直分量和水平分量分別豎直向下和水平指北,

10、一帶電小球以速度v在此區(qū)域內(nèi)沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向在水平面內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng),忽略空氣阻力.此地區(qū)的重力加速度為g,則下列說法正確的是(  ) A.小球運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽阅舷虮? B.小球可能帶正電 C.小球速度v的大小為 D.小球的比荷為 答案:D 解析:由題意可知,小球受重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力,因做直線運(yùn)動(dòng),且f洛=qvB,因此一定做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么電場(chǎng)力與洛倫茲力的合力與重力等大反向,因電場(chǎng)與地磁場(chǎng)的方向相同,地磁場(chǎng)的豎直分量和水平分量分別豎直向下和水平指北,則小球受力如圖所示,其中Eq與Bqv垂直,因小球受力平衡,則受力關(guān)系滿足(mg)2=(Eq)2+(Bqv)2,得=,v=,則D項(xiàng)正確,C

11、項(xiàng)錯(cuò)誤.由受力分析可知小球帶負(fù)電,且運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樽詵|向西,則A、B錯(cuò)誤. 9.(2018·廣東佛山一測(cè))在水平面上,平放一半徑為R的光滑半圓管道,管道處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,另有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球. (1)當(dāng)小球從管口沿切線方向以某速度射入,運(yùn)動(dòng)過程中恰不受管道側(cè)壁的作用力,求此速度v0; (2)現(xiàn)把管道固定在豎直面內(nèi),且兩管口等高,磁場(chǎng)仍保持和管道平面垂直,如圖所示.空間再加一個(gè)水平向右、場(chǎng)強(qiáng)E=的勻強(qiáng)電場(chǎng)(未畫出).若小球仍以v0的初速度沿切線方向從左邊管口射入,求小球: ①運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中動(dòng)能的增量; ②在管道運(yùn)動(dòng)全程中獲得的最大速度.

12、 答案:(1) (2)①2mgR ② 解析:(1)小球在水平面上只受到洛倫茲力作用,故 qv0B=m 解得v0= (2)①小球在管道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),洛倫茲力始終不做功.對(duì)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程,由動(dòng)能定理得mgR+qER=ΔEk 又E= 聯(lián)立可得動(dòng)能增量ΔEk=2mgR ②當(dāng)小球到達(dá)管道中方位角為θ的位置(如圖所示)時(shí), 根據(jù)動(dòng)能定理,有 mgRsin θ+qE(R+Rcos θ)=mv2-mv 即v2=+2gR(sin θ+cos θ)+2gR 對(duì)函數(shù)y=sin θ+cos θ求極值,可得θ=45°時(shí),ymax= 所以vm=. 10.(2018·山西聯(lián)考)如圖所示,在

13、平面直角坐標(biāo)系中,AO是∠xOy的角平分線,x軸上方存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),下方存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等.一質(zhì)量為m、電荷量為+q的質(zhì)點(diǎn)從OA上的M點(diǎn)由靜止釋放,質(zhì)點(diǎn)恰能沿AO運(yùn)動(dòng)且通過O點(diǎn),經(jīng)偏轉(zhuǎn)后從x軸上的C點(diǎn)進(jìn)入第一象限內(nèi)并擊中AO上的D點(diǎn).已知OD=OM,勻 強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=(T),重力加速度為g=10 m/s2.求: (1)兩勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。? (2)OM的長L; (3)質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)到擊中D點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t. 答案:(1) (2)20 m或 m (3)7.71 s或6.38 s 解析:(1)質(zhì)點(diǎn)在

14、第一象限內(nèi)受重力和水平向左的電場(chǎng)力,沿AO做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以有 mg=qE,即E= (2)質(zhì)點(diǎn)在x軸下方,重力與電場(chǎng)力平衡,質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從C點(diǎn)進(jìn)入第一象限后做類平拋運(yùn)動(dòng),其軌跡如圖所示,有 Bqv=m 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知v2=2aL,a=g 由類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知 R=vt3,R-=at 聯(lián)立解得L=20 m或 m (3)質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)有L=at,得t1=2 s或 s 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有t2=×≈4.71 s 質(zhì)點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng)有R=vt3,得t3=1 s 質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)出發(fā)到擊中D點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為 t=t1+t2+t3=7.71 s或6.38 s.

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