2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第九章磁場課時達(dá)標(biāo)26帶電粒子在復(fù)合場中的運動

1、課時達(dá)標(biāo)第26講 帶電粒子在復(fù)合場中的運動解密考綱考查帶電粒子在復(fù)合場中的運動，對學(xué)生綜合分析能力，理論聯(lián)系實際能量要求較高1(2017江蘇南通一調(diào))如圖所示，在MN、PQ間同時存在勻強磁場和勻強電場，磁場方向垂直紙面水平向外，電場在圖中沒有標(biāo)出一帶電小球從a點射入場區(qū)，并在豎直面內(nèi)沿直線運動至b點，則小球(C)A一定帶正電B受到電場力的方向一定水平向右C從a點到b點的過程，克服電場力做功D從a點到b點的過程中可能做勻加速運動解析因小球受到的洛倫茲力FqvB隨小球速度的變化而變化，為使帶電小球能在場內(nèi)做直線運動，小球的速度大小不能變化，即小球受力平衡，做勻速直線運動，選項D錯誤；小球共受到重力

2、、電場力和洛倫茲力三個力的作用，無論小球帶何種電荷，三力均可能平衡，故選項A、B錯誤；從a點到b點的過程中，小球的動能不變，洛倫茲力不做功，根據(jù)動能定理有EkWGW電場0，重力做正功，所以電場力必做負(fù)功，選項C正確2目前有一種磁強計，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強度磁強計的原理如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強磁場中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過程中，自由電子所做的定向移動可視為勻速運動兩電極M、N均與金屬導(dǎo)體的前、后兩側(cè)接觸，用電壓表測出金屬導(dǎo)體前、后兩個側(cè)面間的電勢

3、差為U.則磁感應(yīng)強度的大小和電極M、N的電性為(C)A，M正，N負(fù)B，M正，N負(fù)C，M負(fù)，N正D，M負(fù)，N正解析自由電子做勻速運動，根據(jù)左手定則可知，自由電子受力指向M，所以M帶負(fù)電做勻速運動時，電場力與洛倫茲力相互平衡，則eevB，得B；根據(jù)Ineabv，解得B，選項C正確3(多選)回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，其原理如圖所示D1和D2是兩個中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強磁場中，它們接在電壓為U、周期為T的交流電源上位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略)，它們在兩盒之間被電場加速當(dāng)質(zhì)子被加速到最大動能Ek后，再將它們引出忽略質(zhì)子在電場中的運動時間，則下列說

4、法中正確的是(BD)A若只增大交變電壓U，則質(zhì)子的最大動能Ek會變大B若只增大交變電壓U，則質(zhì)子在回旋加速器中運行的時間會變短C若只將交變電壓的周期變?yōu)?T，仍可用此裝置加速質(zhì)子D質(zhì)子第n次被加速前、后的軌道半徑之比為解析由r可知，質(zhì)子經(jīng)加速后的最大速度與回旋加速器的最大半徑有關(guān)，而與交變電壓U無關(guān)，故選項A錯誤；增大交變電壓，質(zhì)子加速的次數(shù)減少，所以質(zhì)子在回旋加速器中的運行時間變短，選項B正確；為了使質(zhì)子能在回旋加速器中加速，質(zhì)子的運動周期應(yīng)與交變電壓的周期相同，選項C錯誤；由nqUmv以及rn可得質(zhì)子第n次被加速前、后的軌道半徑之比為，選項D正確4(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)，它可以把

5、物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)離子)噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓如果把A、B和用電器連接，A、B就是直流電源的兩個電極，設(shè)A、B兩板間距為d，磁感應(yīng)強度為B，等離子體以速度v沿垂直于磁場的方向射入A、B兩板之間，則下列說法正確的是(BC)AA是直流電源的正極BB是直流電源的正極C電源的電動勢為BdvD電源的電動勢為qvB解析根據(jù)右手定則，正電荷向下偏轉(zhuǎn)，所以B板帶正電，為直流電源的正極；選項B正確，A錯誤；電荷最終在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，有qBvq，解得EBdv，故選項C正確，D

6、錯誤5(多選)如圖所示是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2，平板S下方有強度為B0的勻強磁場下列表述正確的是(ABC)A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小解析因同位素原子的化學(xué)性質(zhì)完全相同，無法用化學(xué)方法進(jìn)行分析，故質(zhì)譜儀就成為同位素分析的重要工具，選項A正確；在速度選擇器中，帶電粒子所受電場力和洛倫茲力在粒子沿直線運動時應(yīng)等大反向，結(jié)

7、合左手定則可知選項B正確；再由qEqvB，有v，選項C正確；在勻強磁場B0中R，所以，可見粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，即R越小，對應(yīng)粒子的荷質(zhì)比越大，選項D錯誤6(2017北京海淀模擬)如圖所示，在坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)斜線OC的上方存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，第四象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小未知、方向垂直紙面向里的勻強磁場，第三象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場，在x軸負(fù)半軸上有一接收屏GD，GD2ODd，現(xiàn)有一帶電粒子(不計重力)從y軸上的A點，以初速度v0水平向右垂直射入勻強磁場，恰好垂直O(jiān)C射出，并從x軸上的P點(未畫出)進(jìn)入第四象限內(nèi)的勻強磁場，粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又垂

8、直y軸進(jìn)入勻強電場并被接收屏接收，已知OC與x軸的夾角為37，OAd，cos 370.8，sin 370.6.求：(1)粒子的電性及比荷；(2)第四象限內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小；(3)第三象限內(nèi)勻強電場的電場強度E的大小范圍解析(1)粒子運動軌跡如圖所示，由左手定則可知粒子帶負(fù)電，由圖知粒子在第一象限內(nèi)運動的軌跡半徑Rd，由洛倫茲力提供向心力得Bqv0m，聯(lián)立解得.(2)由圖及幾何關(guān)系知OPd，所以粒子在第四象限內(nèi)做圓周運動的半徑為r，同理Bqv0m，聯(lián)立解得B.(3)粒子在勻強電場中做類平拋運動，由圖知OQrrsin 372d.當(dāng)電場強度E較大時，粒子擊中D點，由類平拋運動規(guī)律知v0t

9、1，2dt，聯(lián)立解得Emax，當(dāng)電場強度E較小時，粒子擊中G點，由類平拋運動規(guī)律知v0t2,2dt，聯(lián)立解得Emin，所以電場強度E的大小滿足E.答案見解析7(2017山東濟(jì)南模擬)如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy，在其第三象限空間有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B0.5 T，還有沿x軸負(fù)方向的勻強電場，場強大小為E2 N/C在其第一象限空間有沿y軸負(fù)方向的、場強大小也為E的勻強電場，并在yh0.4 m的區(qū)域有磁感應(yīng)強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場一個帶電荷量為q的帶電油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度，恰好能沿PO做勻速直線運動(PO與x軸負(fù)方向的夾角為45)，并從原

10、點O進(jìn)入第一象限已知重力加速度g10 m/s2，問：(1)油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比，并指出油滴帶何種電荷；(2)油滴在P點得到的初速度大小；(3)油滴在第一象限運動的時間解析(1)根據(jù)受力分析(如圖)可知油滴帶負(fù)電荷設(shè)油滴質(zhì)量為m，由平衡條件得mgqEF11.(2)由第(1)問得mgqE，qvBqE，解得v4 m/s.(3)進(jìn)入第一象限，電場力和重力大小相等、方向相反，油滴受力平衡，知油滴先做勻速直線運動，進(jìn)入yh的區(qū)域后做勻速圓周運動，軌跡如圖所示，最后從x軸上的N點離開第一象限油滴由OA做勻速運動的位移x1h，其運動時間t10.1 s.由幾何關(guān)系和圓周

11、運動的周期關(guān)系式T知，油滴由AC做圓周運動的時間為t2T0.628 s，由對稱性知油滴從CN運動的時間t3t1，油滴在第一象限運動的總時間tt1t2t320.1 s0.628 s0.828 s.答案(1)11負(fù)電荷(2)4 m/s(3)0.828 s8(2017湖北武漢模擬)如圖甲所示，寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)(邊界為L1、L2)，存在垂直紙面向里的勻強磁場和豎直方向上周期性變化的電場(如圖乙所示)，電場強度的大小為E0，E0表示電場方向豎直向上t0時，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線運動到Q點后，做一次完整的圓周運動，再沿直線運動到右邊界上的N2點Q為

12、線段N1N2的中點，重力加速度為g.上述d、E0、m、v、g為已知量(1)求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強度B的大??；(2)求電場變化的周期T；(3)改變寬度d，使微粒仍能按上述運動過程通過相應(yīng)寬度的區(qū)域，求T的最小值解析(1)微粒做直線運動，則mgqE0qvB，微粒做圓周運動，則mgqE0聯(lián)立得q，B.(2)設(shè)微粒從N1運動到Q的時間為t1，做圓周運動的周期為t2，則vt1，qvBm，t2，聯(lián)立得t1，t2，故電場變化的周期Tt1t2.(3)若微粒能完成題述的運動過程，要求d2R，聯(lián)立得R，設(shè)在N1Q段直線運動的最短時間為t1min，由t1min，因t2確定，所以T的最小值Tmint1mint2

13、.答案(1)(2)(3)9(2017湖北黃岡模擬)一圓筒的橫截面如圖所示，其圓心為O.筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷，N板帶等量負(fù)電荷質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動能損失，且電荷量保持不變，在不計重力的情況下，求：(1)M、N間電場強度E的大小；(2)圓筒的半徑R；(3)保持M、N間電場強度E不變，僅將M板向上平移d，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進(jìn)入圓筒至從S孔射出期間與圓筒的碰撞次數(shù)n.解析(1)設(shè)兩板間的電壓為U，由動能定理得qUmv2.由勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系得UEd.聯(lián)立上式可得E.(2)粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運動，運用幾何關(guān)系作出圓心為O、圓半徑為r.設(shè)第一次碰撞點為A，由于粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞又從S孔射出，因此，SA弧所對的圓心