人教版高三物理总复习一轮课时作业8-29

人教版高三物理总复习一轮课时作业8-29

课时作业29　带电粒子在复合场中的运动 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′)‎ 图1‎ ‎1．如图1所示为一“滤速器”装置的示意图，a、b为水平放置的平行金属板，一束具各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出．不计重力作用．可能达到上述目的办法是 ‎(　　)‎ A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里 B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里 C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外 D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外 答案：AD 图2‎ ‎2．设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图2所示，已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，下述说法中错误的是 ‎(　　)‎ A．该离子必带正电荷 B．A点和B点位于同一高度 C．离子在C点时速度最大 D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点 答案：D 图3‎ ‎3．如图3所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场的方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A．若撤去电场，P可能做匀加速直线运动 B．若撤去磁场，P可能做匀加速直线运动 C．若给P一初速度，P可能做匀速直线运动 D．若给P一初速度，P可能做顺时针方向的匀速圆周运动 解析：由P处于静止状态则P带负电．若撤去电场，只受重力和磁场力作用，由于磁场方向与速度垂直必做曲线运动，故A错．若撤去磁场，受重力和电场力仍处于平衡状态，故B错．若所给初速度的方向与磁场方向平行，油滴只受重力和电场力处于平衡状态，做匀速直线运动．若所给初速度的方向向上与磁场方向垂直，合力等于洛伦兹力，则做顺时针的匀速圆周运动，故C、D正确．‎ 答案：CD 图4‎ ‎4．带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图4所示运动中经过b点，Oa＝Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为 ‎(　　)‎ A．v0　　　　　　　　 　 B. C．2v0 D. 答案：C 图5‎ ‎5．如图5所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面做匀速圆周运动，则可判断该带电质点 ‎(　　)‎ A．带有电量为的正电荷 B．沿圆周逆时针运动 C．运动的角速度为 D．运动的速率为 解析：带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有mg＝qE，求得电量q＝，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，A错．由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动，B错．由qvB＝mvω得ω＝＝＝，C正确．在速度选择器装置中才有v＝，故D错．‎ 答案：C 图6‎ ‎6．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机．如图6所示表示了它的发电原理：将一束等离子体喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两极间的空间．当发电机稳定发电时，电流表的示数为I.那么板间电离气体的电阻率为 ‎(　　)‎ A.(－R) B.(－R)‎ C.(－R) D.(－R)‎ 解析：当发电机稳定时，等离子体做匀速直线运动，所以qvB＝qE＝q，即U＝Bdv，由I＝和r＝ρ得ρ＝(－R)，故A正确．‎ 答案：A ‎7.‎ 图7‎ 利用如图7所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电量为e，则下列判断正确的是 ‎(　　)‎ A．上表面电势高 B．下表面电势高 C．该导体单位体积内的自由电子数为 D．该导体单位体积内的自由电子数为 图8‎ 解析：画出平面图如图8所示由左手定则知自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故B正确，A错误．‎ 再根据e＝evB，I＝neSv＝ne·b·d·v ‎ 得n＝.故D正确，C错误．‎ 答案：BD ‎8．(2009·广东高考)‎ 图9‎ 图9是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A‎1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是 ‎(　　)‎ A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小 解析：本题考查质谱仪的工作原理，意在考查考生分析带电粒子在电场、磁场中的受力和运动的能力．粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动．在速度选择器中受力平衡：Eq＝qvB得v＝E/B，方向由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，BC正确．进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，qvB0＝得，R＝，所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，A对，D错．‎ 答案：ABC 二、计算题(3×12′＝36′)‎ 图10‎ ‎9．如图10所示，水平向左的匀强电场E＝4 V/m，垂直纸面向里的匀强磁场B＝2 T，质量m＝‎1 g的带正电的小物块A，从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速滑下，滑行0. ‎8 m到N点时离开竖直壁做曲线运动，在P点时小物块A瞬时受力平衡，此时速度与水平方向成45°.若P与N的高度差为‎0.8 m，求：‎ ‎(1)A沿壁下滑过程中摩擦力所做的功；‎ ‎(2)P与N的水平距离．‎ 解析：分清运动过程，应用动能定理列式求解．‎ ‎(1)物体在N点时，墙对其弹力为零，水平方向Eq＝qvB，‎ 所以v＝＝‎2 m/s，由M→N过程据动能定理：‎ mg＋Wf＝mv2－0，所以Wf＝－6×10－3 J.‎ 图11‎ ‎(2)设在P点速度为v′其受力如图11所示，所以Eq＝mg，qv′B＝Eq，得v′＝‎2 m/s.‎ 设N、P水平距离x，竖直距离y，物体由N→P过程电场力和重力做功，由动能定理 mgy－Eq·x＝mv′2－mv2，得x＝‎0.6 m.‎ 答案：(1)－6×10－3 J　(2)‎‎0.6 m ‎10．如图12所示，在一足够大的区域内，有一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.25 T ，还有一水平向右的匀强电场，场强E＝2×102 N/C.一带电小液滴质量m＝×10－‎5 kg，电荷量q＝－5×10－‎7 C，在此区域恰好沿直线运动．取g＝‎10 m/s2 ，求：此带电液滴运动速度的大小和速度方向与电场强度方向的夹角．‎ 图12‎ 图13‎ 解析：因液滴沿直线运动，则受力如图13所示，液滴只能作匀速运动，由平衡条件得：‎ ‎(Bqv)2＝(mg)2＋(Eq)2‎ 解得v＝1.6×‎103 m/s tanθ＝＝∴θ＝30°‎ 答案：1.6×‎103 m/s　30°‎ ‎11．(2009·辽宁/宁夏高考)如图14所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直．一质量为m、‎ 图14‎ 电荷量为－q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场．粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点．已知OP＝l，OQ＝‎2l.不计重力．求：‎ ‎(1)M点与坐标原点O间的距离；‎ ‎(2)粒子从P点运动到M点所用的时间．‎ 解析：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，沿y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为a；在x轴正方向上做匀速直线 图15‎ 运动，设速度为v0；粒子从P点运动到Q点所用的时间为t1，进入磁场时速度方向与x轴正方向夹角为θ，则 a＝①‎ t1＝②‎ v0＝③‎ 其中x0＝‎2l，y0＝l.又有tanθ＝④‎ 联立②③④式，得θ＝30°⑤‎ 因为M、O、Q点在圆周上，∠MOQ＝90°，所以MQ为直径．从图中的几何关系可知，‎ R＝‎2‎l⑥‎ MO＝‎6l⑦‎ ‎(2)设粒子在磁场中运动的速度为v，从Q到M点运动的时间为t2，则有 v＝⑧‎ t2＝⑨‎ 带电粒子自P点出发到M点所用的时间t为 t＝t1＋t2⑩‎ 联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式，并代入数据得 t＝ ⑪‎