《【全程复习】2014届高考物理第一轮复习方略 8.3带电粒子在复合场中的运动 B课时提能演练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【全程复习】2014届高考物理第一轮复习方略 8.3带电粒子在复合场中的运动 B课时提能演练（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1全程复习2014 届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）8.3 带电粒子在复合场中的运动 B (40 分钟 100 分)一、选择题(本题共 8 小题，每题 9 分，至少一个答案正确，选不全得 5 分，共 72 分)1.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度 B 垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流 I，C、D 两侧面会形成电势差 UCD,下列说法中正确的是( )A.电势差 UCD仅与材料有关B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差 UCD0C.仅增大磁感应强度时，电势差 UCD变大D.在测
2、定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平2.场强为 E 的匀强电场与磁感应强度为 B 的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为 d，竖直方向足够长，如图所示.现有一束带电荷量为+q、质量为 m 的粒子以各不相同的初速度 v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量 E k可能为( )A.dq(E+B) B. qEdBC.qEd D.03.如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由 A 点进入这个区域沿直线运动，从 C 点离开区域;如果这个区域只有电场，则粒子从 B 点离开场区;如果这个区域只有磁场，则粒子从 D 点离开场区;设粒子在上述
3、三种情况下，从 A 到 B 点、A 到 C 点和 A 到 D 点所用的时间分别是 t1、t 2和 t3，比较 t1、t 2和 t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)( )A.t1=t2=t3 B.t2t 1t 3C.t1=t2t 3 D.t1=t3t 24.(2012南京模拟)如图所示，从 S 处发出的热电子经加速电压 U 加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转.设两极板间电场强度为 E，磁感应强度为 B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是( )2A.适当减小电场强度 EB.适当减小磁感应强度 BC.适当增大加速电场极板之间的距离D.适
4、当减小加速电压 U5.在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场，一质量为 m 的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如图所示.关于场的分布情况可能的是( )A.该处电场方向和磁场方向重合B.电场竖直向上，磁场垂直纸面向里C.电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与 v 垂直D.电场水平向右，磁场垂直纸面向里6.(2012潍坊模拟)如图所示，质量为 m，带电荷量为-q 的微粒以速度 v 与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.如果微粒做匀速直线运动，则下列说法正确的是( )A.微粒受电场力、洛伦兹力、重力三个力作用B.微粒受电场力、洛伦兹力两个力作用C.匀强电场的
5、电场强度 2mgEqD.匀强磁场的磁感应强度 Bv7.如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向里.有一内壁光滑、底部有带正电小球的试管.在水平拉力 F 作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出.已知小球质量为 m，带电量为 q，场强大小为 .关于带电小球及其在离开试管前mgEq3的运动，下列说法中正确的是( )A.洛伦兹力对小球不做功B.洛伦兹力对小球做正功C.小球的运动轨迹是一条抛物线D.维持试管匀速运动的拉力 F 应逐渐增大8.质谱仪是测带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后,垂直
6、进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量，其工作原理如图所示，虚线为某粒子运动轨迹，由图可知( )A.此粒子带负电B.下极板 S2比上极板 S1电势高C.若只增大加速电压 U 值，则半径 r 变大D.若只增大入射粒子的质量，则半径 r 变小二、计算题(本大题共 2 小题，共 28 分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 9.(12 分)两块金属板 a、b 平行放置，板间存在与匀强电场正交的匀强磁场，假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域.一束电子以一定的初速度 v0从两极板中间，沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，无偏转地通过场区，如图所示，已知板长 ，
7、两板间距1 cmld=3.0 cm,两板间电势差 U=150 V,v0=2.0107 m/s.(1)求磁感应强度 B 的大小;(2)若撤去磁场，求电子穿过电场时偏离入射方向的距离，以及电子通过场区后动能的增加量(电子所带电量的大小与其质量之比 ,电子带电量的大小1 e.760C/kgme=1.6010-19 C).410.(2012汕头模拟)(16 分)如图所示，在一底边长为 2L,=45的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场，现在一质量为 m，电量为 q 的带正电粒子从静止开始经过电势差为 U 的电场加速后，从 O 点垂直于 AB 进入磁场，不计重力与空气阻力的影响.(1
8、)求粒子经电场加速射入磁场时的速度.(2)磁感应强度 B 为多少时，粒子能以最大的圆周半径偏转后打到 OA 板？(3)增加磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与 AB 板碰撞的作用时间，设粒子与 AB 板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)答案解析1.【解析】选 B、C.根据 ,得 U=Bdv,所以电势差 UCD取决于 B、d、v，故 A 错误，UqBvdC 正确.电子带负电，根据左手定则，可确定 B 正确.赤道上方地磁场磁感线方向是水平的，而霍尔元件的工作面需要和磁场方向垂直，故工作面应竖直放置，D 错误.2.【解析】选 C、D.
9、带电粒子可从左侧或右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时 E k=0，从右侧飞出时 E k=qEd，选项 C、D 正确.3.【解析】选 C.在复合场中沿直线运动时，带电粒子速度大小和方向都不变，只有电场时，粒子沿初速度方向的分速度不变，故 t1=t2.只有磁场时，粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向时刻改变.沿初速度方向的分速度不断减小.故 t1=t2t 3,C 正确.【变式备选】(2012黄冈模拟)质量为 m 的带电小球在正交的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道平面在竖直平面内，电场方向竖直向下，磁场方向垂直圆周所在平面向里，如图所示，由此可知( )
10、5A.小球带正电，沿顺时针方向运动B.小球带负电，沿顺时针方向运动C.小球带正电，沿逆时针方向运动D.小球带负电，沿逆时针方向运动【解析】选 B.带电小球在复合场中做匀速圆周运动的条件是电场力和重力平衡，故电场力应竖直向上，则小球带负电，洛伦兹力提供向心力，再根据左手定则可以确定小球沿顺时针方向运动，故 B 正确.4.【解析】选 A.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，则 qE=qvB,而电子流向上极板偏转，则 qEqvB，故应减小 E 或增大 B、v.故 A 正确，B、C、D 错误.5.【解析】选 A、B、C.带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛伦兹力需具体分析.A 选项中若电
11、场、磁场方向与速度方向垂直，则洛伦兹力与电场力垂直，如果与重力的合力为零就会做直线运动.B 选项中电场力、洛伦兹力都向上，若与重力合力为零,小球也会做直线运动.C 选项电场力斜向里侧上方，洛伦兹力向外侧下方，若与重力合力为零，就会做直线运动.D 选项三个力合力不可能为零，因此本题选 A、B、C.6.【解析】选 A.因为微粒做匀速直线运动，所以微粒所受合力为零，受力分析如图所示，微粒在重力、电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，可知 qE=mg, ,得电场qv2mg强度 ，磁感应强度 ,因此 A 正确.mgEq2mgBqv7.【解题指南】(1)求洛伦兹力时是求小球运动的合速度.(2)判定运动轨迹可
12、用速度的合成与分解.(3)与 F 平衡的力是洛伦兹力的分力.【解析】选 A、C、D.洛伦兹力方向始终与小球运动速度方向垂直，不做功，故 A 正确，B错误；小球在竖直方向受向上的电场力与向下的重力，二者大小相等，试管向右匀速运动，小球的水平速度保持不变，则竖直向上的洛伦兹力分量大小不变，小球竖直向上做加速运动，即小球做类平抛运动，故 C 正确；小球竖直分速度增大，受水平向左的洛伦兹力分量6增大，为维持试管匀速运动拉力 F 应逐渐增大，D 正确.8.【解析】选 C.粒子从 S3小孔进入磁场中，速度方向向下，粒子向左偏转，由左手定则可知粒子带正电.带正电的粒子在 S1和 S2两板间加速，则要求场强的
13、方向向下，那么 S1板的电势高于 S2板的电势.粒子在电场中加速，由动能定理有 ，在磁场中偏转，则21mvqU有 ,联立两式解得 ，由此式可以看出只增大 U 或只增大 m 时，粒子的轨mvrqB2UmrqB道半径都变大.9.【解析】(1)电子进入正交的电、磁场不发生偏转，则满足400Uev,2.51Tdv(4 分)(2)设电子通过场区偏转的距离为 y122 210eUyat.mdvAl(4 分)18k11Eey. J5eV(4 分)答案：(1)2.510 -4 T (2)1.110-2 m 55 eV10.【解析】(1)依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为 v,由 21qUmv(2 分)得
14、(1 分)(2)要使圆周半径最大，则粒子的圆周轨迹应与 AC 边相切，设圆周半径为 R,由图中几何关系有7RLsin(2 分)由洛伦兹力提供向心力,则 (2 分)2vqBmR联立解得 (1)UL(2 分)(3)设粒子运动圆周半径为 r, ,当 r 越小，最后一次打到 AB 板的点越靠近 A 端点，mvrqB在磁场中圆周运动累积路程越大，时间越长.当 r 为无穷小，经过 n 个半圆运动，最后一次打到 A 点.有：Ln2r(2 分)圆周运动周期： 2rTvA(1 分)最长的极限时间 mtn2(2 分)由式得： mLtqU(2 分)8答案：(1) (2) 2qUm(12)UqmL(3) L【总结提升】带电粒子在组合场中运动的分析方法(1)弄清组合场的情况，将粒子的运动分为不同的阶段，准确画出粒子的轨迹.(2)确定粒子在不同区域运动的规律.如电场中的加速类平抛运动、磁场中的圆周运动等，应用动能定理、运动的合成与分解、洛伦兹力提供向心力等规律列出各阶段方程.(3)将各阶段的运动联立起来，第一阶段的末速度就是第二阶段的初速度，根据各方程之间的关系求出问题的答案.
