高考物理二轮复习 专题分层突破练10 带电粒子在复合场中的运动(含解析)

9.

如图所示的平面直角坐标系xOy,在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第四象限某一矩形区域内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B。一质量为

m、电荷量为-q的粒子,从y轴上的P(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过

电场后从x轴上的Q(2h,0)点进入第四象限,经过磁场偏转后从y轴上M(0,-2h)点垂直y轴进入第

Ⅲ象限,不计粒子所受的重力。求:

(1)电场强度E的大小;

(2)粒子到达Q点时速度的大小和方向; (3)矩形磁场区域的最小面积。

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10.

如图所示,在平面直角坐标系xOy的第二、第三象限内有一垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场区域△ABC,A点坐标(0,3a)、C点坐标(0,-3a)、B点坐标(-2

a,-3a)。在直角坐标系xOy的第

一象限区域内,加上方向沿y轴正方向、大小为E=Bv0的匀强电场,在x=3a处垂直于x轴放置一足够大的平面荧光屏,与x轴交点为Q。粒子束以相同的速度v0从OC间垂直y轴射入磁场,已知从y轴上y=-2a的点射入磁场的粒子在磁场中的轨迹恰好经过O点,忽略粒子间的相互作用,不计粒子的重力。试求: (1)粒子的比荷;

(2)粒子束射入电场时经过y轴的纵坐标范围;

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(3)从y轴什么位置射入磁场的粒子最终打到荧光屏上时距离Q点最远,并求出最远距离。

专题分层突破练10 带电粒子在

复合场中的运动

1.C 解析 由于带电粒子使沿途的空气电离,因此粒子的能量逐渐减小,速度逐渐减小,根据粒子在磁场中运动的半径公式r=,可知,粒子运动的轨迹半径是逐渐减小的,所以粒子的运动轨迹是从b到a,选项A、B错误;再根据左手定则可知,粒子带正电,选项C正确,D错误。

2.BD 解析 两个离子的质量相同,其带电荷量是1∶3的关系,所以由a=可知,其在电场中的加速度是1∶3,故A错误。要想知道半径必须先知道进入磁场的速度,而速度的决定因素是加速电场,在离开电场时其速度表达式为:v=之比为

,可知其速度之比为1∶。又由qvB=m知,r=,所以其半径

∶1,故B正确。设磁场宽度为L,离子通过磁场转过的角度等于其圆心角,所以有sinθ=,

,又P的角度为30°,可知P角度为60°,即在磁场中转过的角

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则可知角度的正弦值之比为1∶+3+度之比为1∶2,故C错误。由电场加速后:qU=mv可知,两离子离开电场的动能之比为1∶3,故D正确。故选BD。

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3.C 解析 液滴偏转是由于受洛伦兹力作用,据左手定则可判断液滴一定带负电,A正确;液滴所受电场力必向上,而液滴能够从静止向下运动,是因为重力大于电场力,由A→C合力做正功,故在C处液滴的动能最大,B正确;而由于A→C克服电场力做功最多,电势能增加最多,又机械能与电势能的和不变,因此,由A→C机械能减小,故液滴在C点机械能最小,C错误,D正确。

4.BD 解析 由左手定则可知,射入的等离子体中正离子将向金属板M偏转,负离子将向金属板N偏转,选项A错误;由于不考虑发电机的内阻,由闭合电路欧姆定律可知,电源的电动势等于电源的路端电压,所以E=U==100V,选项B正确;由Bqv=q可得v==100m/s,选项C错误;每秒钟经过灯泡=1A,所以Q=1C,由于离子为一价离子,所以每秒钟打在金属板N上的离子=6.25×1018(个),选项D正确。

L的电荷量Q=It,而I=个数为n=5.BD 解析 小球开始下滑时有mgsinθ-μ(mgcosθ-qvB)=ma,随着v增大,a增大,当v0=时,a达到最大值即am=gsinθ,此时洛伦兹力大小等于mgcosθ,支持力为0,此后随着速度增大,洛伦兹力增大,支持力增大,此后下滑过程中有,mgsinθ-μ(qvB-mgcosθ)=ma,随着v增大,a减小,当

vm=时,a=0,此时达到平衡状态,速度不变。所以整个过程中,v先增大后不变,a先增

大后减小,所以B、D正确。

6.B 解析 对物块分析可知,其受重力、支持力、洛伦兹力和摩擦力作用,由左手定则可知,洛伦兹力方向向上;水平方向受摩擦力作用而做减速运动;则由F=Bqv可知,洛伦兹力减小,故m对M的压力增大,摩擦力增大,故m的加速度越来越大;同时M受m向右的摩擦力作用,M也做减速运动;因摩擦力增大,故M的加速度也越来越大;v-t图象中图线斜率的绝对值表示加速度大小,则可知v-t图象中对应的图线应为曲线;对M、m组成的系统分析可知,系统所受外力之和为零,故系统的动量守恒,最终木板和物块速度一定相同,则有mv0-Mv0=(M+m)v,因M>m,故最终速度一定为负值,说明最终木板和物块均向左做匀速运动,则B正确。

7.答案 (1) (2)(n=1,2,3,…)

解析 (1)设磁场方向垂直于纸面向里时为正,正离子射入磁场后做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力,有B0qv0=m

粒子运动的周期T0=

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