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1、【高考领航】安徽省2014高考物理总复习 8-3 带电粒子在复合场中的运动练习1(2013东城区模拟)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一定做曲线运动 D可能做匀速圆周运动解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动，C正确答案：C2有一带电荷量为q、重为G的小球，从竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间匀强磁场的磁感应强度为B，方
2、向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时()A一定做曲线运动B不可能做曲线运动C有可能做匀速运动D有可能做匀加速直线运动解析：带电小球在重力场、电场和磁场中运动，所受重力、电场力是恒力，但受到的洛伦兹力是随速度的变化而变化的变力，因此小球不可能处于平衡状态，也不可能在电、磁场中做匀变速运动答案：A3(2013黄冈模拟)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E.关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列
3、说法中不正确的是()A洛伦兹力不做功B洛伦兹力做功C粒子运动轨迹为拋物线D水平拉力F增大解析：洛伦兹力总是与带电粒子速度的方向垂直，所以不做功，A正确，B错；小球在水平方向上做匀速运动，在竖直方向上的合力等于磁场力，即F洛Bqv，故竖直方向做匀加速运动，所以运动轨迹是一条拋物线，选项C正确；由于小球在竖直方向上的速度增大，水平向左的磁场力增大，而试管又向右做匀速运动，所以F要逐渐增大，故D正确答案：B4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
4、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解析：根据qqBv，得UBdv，所以电势差UCD取决于B、d、v，故A错误、C正确电子带负电，根据左手定则，可确定B错误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错误答案：C5如图所示，虚线空间中存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线
5、通过的是()A BC D解析：带电小球进入复合场时受力情况：中，中，中，中其中只有、两种情况下合外力可能为零，所以有可能沿直线通过复合场区域中洛伦兹力qvB随速度v的增大而增大，所以三力的合力不会总保持在竖直方向上，合力与速度方向将产生夹角，小球做曲线运动，所以错中洛伦兹力会使运动方向发生改变，小球不可能沿直线运动答案：C6如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，abL，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出，若撤去电场，则粒子将(重力不计)()A从b点射出B从b、P间某点射出C从a点射出D从a、b间某点射出解析：由粒
6、子做直线运动可知qv0BqE；撤去磁场后由粒子从c点射出可知qEma，v0tL，at2，所以撤除电场后粒子运动的半径r，即从a点射出答案：C7一重力不计的带电粒子以初速度v0先后穿过宽度相同且相邻的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；若把电场和磁场正交叠加，如图乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小()A一定是W1W2B一定是W1W2C一定是W1W2，也可能是W1W2解析：无论粒子带何种电荷，电场力和洛伦兹力的方向总是相反的，因此，把电场和磁场正交叠加时，粒子在电场力方向上的位移减小了，电场力做的功
7、比原来小了，即W2W1，B项正确答案：B8如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的电场强度为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点()A带有电荷量为的正电荷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：由电场力与重力平衡知，质点带负电，故A错；根据洛伦兹力提供向心力知，质点顺时针转动，故B错；由qEmg和qvBmv解得，故C对；由于R未知，故v不能确定，D错答案：C9如图所示为一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场
8、中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是下图中的()解析：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直杆的弹力及向左的摩擦力，当洛伦兹力初始时刻小于重力时，弹力方向竖直向上，圆环向右减速运动，随着速度减小，洛伦兹力减小，弹力越来越大，摩擦力越来越大，故做加速度增大的减速运动，直到速度为零而处于静止状态，选项中没有对应图象；当洛伦兹力初始时刻等于重力时，弹力为零，摩擦力为零，故圆环做匀速直线运动；当洛伦兹力初始时刻大于重力时，弹力方向竖直向下，圆环做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，弹力减小，在弹力减小到零的过程中，摩擦力逐渐减小
9、到零，故做加速度逐渐减小的减速运动，摩擦力为零时，开始做匀速直线运动，故只有D正确答案：D10(2012高考新课标全国卷)如图，一半径为R的圆表示一柱形区域的截面(纸面)在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直圆心O到直线的距离为R.现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域，也在b点离开该区域若磁感应强度大小为B，不计重力，求电场强度的大小解析：粒子在磁场中做圆周运动，设圆周的半径为r.由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得qvBm式中v为粒
10、子在a点的速度过b点和O点作直线的垂线，分别与直线交于c和d点，由几何关系知，线段ac、bc和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出)围成一正方形因此r设x，由几何关系得RxR联立式得rR再考虑粒子在电场中的运动设电场强度的大小为E，粒子在电场中做类平抛运动，设其加速度大小为a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qEma粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为r，由运动学公式得rat2rvt式中t是粒子在电场中运动的时间联立式得E答案：11(2013陕西五校三模)如图所示，在矩形ABCD区域内，对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场，对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的
11、匀强磁场(图中未标出)，矩形的AD边长为L，AB边长为2L.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场，在对角线BD的中点P处进入磁场，并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出)，求(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向；(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向解析：(1)带电粒子在电场中做类平拋运动，则水平方向：Lv0t竖直方向：Lt2解得：E在竖直方向粒子做匀变速运动，粒子在P点的竖直分速度为vy，则有2v解得：vyv0P点的速度为vv0设速度与水平方向的夹角为tan 1，所以45(2)由几何关系可知：粒子在磁场中转过的
12、圆心角为45sin 45得：rL粒子在磁场中做匀速圆周运动qvBm得：B磁场方向垂直纸面向外答案：(1)v0与水平方向的夹角为45(2)垂直纸面向外12(2013浙江部分学校联考)如图a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷1106 C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过105 s后，电荷以v01.5104 m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t0时刻)(1)求匀强电场的电场强度E大小；(2)求图b中t105 s时刻电荷与O点的水平距离；(3)如
13、果在O点右方d68 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间(sin 370.60，cos 370.80)解析：(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，设其在电场中运动的时间为t1，有：v0at1Eqma解得：E7.2103 N/C(2)当磁场垂直纸面向外时，电荷运动的半径为：r5 cm周期T1105 s当磁场垂直纸面向里时，电荷运动的半径为：r23 cm周期T2105 s故电荷从t0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图甲所示t105 s时刻电荷与O点的水平距离：d2(r1r2)4 cm(3)电荷从第一次通过MN开始，其运动的周期T105 s，根据电荷的运动情况可知，电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个，此时电荷沿MN运动的距离s15d60 cm则最后8 cm的距离如图乙所示，有：r1r1cos 8 cm解得：cos 0.6，则53故电荷运动的总时间t总t115TT1T13.86104 s答案：(1)7.2103 N/C(2)4 cm(3)3.86104 s
