2019年高考物理一轮复习第九章磁场第3讲带电粒子在复合场中的运动练习-.doc

1、【 精品教育资源文库 】 配餐作业 带电粒子在复合场中的运动 A 组 基础巩固题 1 如图所示，界面 MN 与水平地面之间有足够大的正交的匀强磁场 B 和匀强电场 E，磁感线和电场线互相垂直。在 MN 上方有一个带正电的小球由静止开始下落，经电场和磁场到达水平地面。若不计空气阻力，小球在通过电场和磁场的过程中，下列说法正确的是 ( ) A小球做匀变速曲线运动 B小球的电势能保持不变 C洛伦兹力对小球做正功 D小球动能的增量等于其电势能和重力势能减少量的总和 解析 带电小球在刚进入复合场时受力如图所示，则带电小球进入复合场后做曲线运动， 因为速度会发生变化，洛伦兹力就会跟着变化，所以小球不可能

2、做匀变速曲线运动， A 项错误；根据电势能公式 Ep q 知只有带电小球竖直向下做直线运动时，电势能才保持不变， B 项错误；洛伦兹力的方向始终和速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功， C 项错误；从能量守恒角度分析， D 项正确。 答案 D 2 (多选 )太阳风含有大量高速运动的质子和电子，可用于发电。如图所示，太阳风进入两平行极板之间的区域，速度为 v，方向与极板平行，该区域中有磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，方向垂直纸面，两极板间的距离为 L，则 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A在开关 S 未闭合的情况下，两极板间稳定的电势差为 BLv B闭合开关 S 后，若回路中有稳定的电流 I，

3、则极板间电场恒定 C闭合开关 S 后，若回路中有稳定的电流 I，则电阻消耗的热功率为 2BILv D闭合开关 S 后，若回路中有稳定的电流 I，则电路消耗的能量等于洛伦兹力所做的功 解析 太阳风进入两极板之间的匀强磁场中，带电离子受到洛伦兹力和电场力作用，稳定后，有 qUL qvB，解得 U BLv， A 项正确；闭合开关后，若回路中有稳定的电流，则两极板之间的电压恒定，电场恒定， B 项正确；回路中电流 I UR BLvR ，电阻消耗的热功率 P I2R B2L2v2R ，C 项错误；由于洛伦兹力永远不做功，所以 D 项错误。 答案 AB 3 如图所示，在 x 轴上方存在垂直纸面向里的磁感应

4、强度为 B 的匀强磁场， x 轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为 B2的匀强磁场，一带负电的粒子从原点 O 以与 x 轴成 30 角斜向上的速度 v 射入磁场，且在 x 轴上方运动，半径为 R。则下列说法正确的是 ( ) A粒子经偏转一定能回到原点 O B粒子在 x 轴上方和下方两磁场中运动的半径 之比为 2 1 C粒子完成一次周期性运动的时间为 2 m3qB D粒子第二次射入 x 轴上方磁场时，沿 x 轴前进 3R 解析 由 r mvqB可知，粒子在 x 轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为 1 2，所以 B 项错【 精品教育资源文库 】 误；粒子完成一次周期性运动的时间 t 16T1

5、16T2 m3qB 2 m3qB mqB ，所以 C 项错误；粒子第二次射入 x 轴上方磁场时沿 x 轴前进 l R 2R 3R，粒子经偏 转不能回到原点 O，所以 A项错误， D 项正确。 答案 D 4.(多选 )为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为 a、 b、 c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，在前后两个侧面内分别固定有金属板作为电极。污水充满管口并从左向右流经该装置时，接在 M、 N 两端间的电压表将显示两个电极间的电压 U。若用 Q表示污水流量 (单位时间内排出的污水

6、体积 )，则下列说法中正确的是 ( ) A N 端的电势比 M 端的高 B若污水中正 负离子数相同，则前后表面的电势差为零 C电压表的示数 U 跟 a 和 b 都成正比，跟 c 无关 D电压表的示数 U 跟污水的流量 Q 成正比 解析 正负离子向右移动，受到洛伦兹力作用，根据左手定则，正离子向后表面偏，负离子向前表面偏，所以前表面比后表面电势低，即 N 端的电势比 M 端的高， A 项正确， B 项错误；最终正负离子受到电场力、洛伦兹力作用而平衡，有 qE qvB，又 E Ub，得 v UBb，而污水流量 Q vbc，得 U QBc ，即电压表的示数 U 跟污水的流量 Q 成正比，跟 c 成

7、反比， C 项错误，D 项正确。 答案 AD 5 如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为 U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为 U2 的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两点间的距离 d 随着 U1和 U2的变化情况为 (不计重力，不考虑边缘效应 )( ) 【 精品教育资源文库 】 A d 随 U1变化， d 与 U2无关 B d 与 U1无关， d 随 U2变化 C d 随 U1变化， d 随 U2变化 D d 与 U1无关， d 与 U2无关 解析 设带电粒子

8、 在加速电场中被加速后的速度为 v0，根据动能定理有 qU1 12mv20。设带电粒子从偏转电场中出来进入磁场时的速度大小为 v，与水平方向的夹角为 ，如图所示，在磁场中有 r mvqB， v v0cos ，而 d 2rcos ，联立各式解得 d 2mv0qB ，因而 A 项正确。 答案 A 6 如图所示，竖直平面内有一固定的光滑绝缘椭圆大环，水平长轴为 AC，竖直短轴为 ED。轻弹簧一端固定在大环的中心 O，另一端连接一 个可视为质点的带正电的小环，小环刚好套在大环上，整个装置处在一个水平向里的匀强磁场中。将小环从 A 点由静止释放，已知小环在 A、 D 两点时弹簧的形变量大小相等。下列说法

9、中错误的是 ( ) A刚释放时，小环的加速度为重力加速度 g B小环的质量越大，其滑到 D 点时的速度将越大 C小环从 A 运动到 D，弹簧对小环先做正功后做负功 D小环一定能滑到 C 点 解析 刚释放时，小环速度为零，洛伦兹力为零，只受重力，加速度为 g， A 项正确；因为【 精品教育资源文库 】 在 A、 D 两点时弹簧的形变量相同，且 OA 长度大于 OD，所以 OA 处于拉伸， OD 处于压缩， 所以弹簧由伸长变为压缩，弹力先做正功，后做负功， C 项正确；从 A 到 D 过程中洛伦兹力不做功，而弹簧的弹性势能不变，只有重力做功，所以无论小环的质量如何，小环到达 D 点的速度是一样的

10、，因大环光滑，则小环一定能滑到 C 点， B 项错误， D 项正确。 答案 B 7 (2018 江西五市八校联考 )(多选 )将一块长方体形状的半导体材料样品的表面垂直磁场方向置于磁场中，当此半导体材料中通有与磁场方向垂直的电流时，在半导体材料与电流和磁场方向垂直的两个侧面会出现一定的电压，这种现象称为霍尔效应，产生的电压称为霍尔电压，相应的将具有这 样性质的半导体材料样品就称为霍尔元件。如图所示，利用电磁铁产生磁场，毫安表检测输入霍尔元件的电流，毫伏表检测霍尔元件输出的霍尔电压。已知图中的霍尔元件是 P 型半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的 “ 载流子 ” 是空穴 (空穴可视为能自由移

11、动带正电的粒子 )。图中的 1、 2、 3、 4 是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、 S2闭合后，电流表 A 和电表 B、 C 都有明显示数，下列说法中正确的是 ( ) A电表 B 为毫伏表，电表 C 为毫安表 B接线端 2 的电势高于接线端 4 的电势 C若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流 方向相反，但大小不变，则毫伏表的示数将保持不变 D若适当减小 R1、增大 R2，则毫伏表示数一定增大 解析 由图可知， B 电表跟电源串联，故 B 是毫安表， C 并联进电路，故 C 是毫伏表，故 A项错误；左边线圈有电流流过，产生磁场，由右手定则可知铁芯上部为 N 极，下部为 S 极，

12、霍尔元件通过的磁场方向向下。已知电流方向与磁场方向，且空穴可视为带正电的粒子，由左手定则知，接线端 2 的电势高于接线端 4，故 B 项正确；若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，故电路的电流只是方向改变，大小没有改变，电路阻值没 有改变，故毫伏表示数没有改变，故 C 项正确；减小 R1，则通过霍尔元件的磁场减弱，增大 R2，总电压不变，霍尔元件的电压减小，故毫伏表的示数减小，故 D 项错误。 答案 BC 8如图所示，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为 ，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向

13、【 精品教育资源文库 】 下运动，在 A 点时的动能为 100 J，在 C 点时动能减为零， D 为 AC 的中点，那么带电小球在运动过程中，下列说法正确的是 ( ) A到达 C 点后小球不可能沿杆向上运动 B小球在 AD 段克服 摩擦力做的功与在 DC 段克服摩擦力做的功不等 C小球在 D 点时的动能为 50 J D小球电势能的增加量等于重力势能的减少量 解析 如果电场力大于重力，则静止后小球可能沿杆向上运动，故 A 项错误；小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和滑动摩擦力，由于 F 洛 qvB，故洛伦兹力减小，导致支持力和滑动摩擦力变化，故小球在 AD 段克服摩擦力做的功与在 DC 段克服

14、摩擦力做的功不等，故 B项正确；由于小球在 AD 段克服摩擦力做的功与在 DC 段克服摩擦力做的功不等，故小球在 D点时的动能也就不一定为 50 J，故 C 项错误；该过程是小球的重力势 能、电势能、动能和系统的内能之和守恒，故小球电势能的增加量不等于重力势能的减少量，故 D 项错误。 答案 B B 组 能力提升题 9如图所示，虚线框中存在垂直纸面向外的匀强磁场 B和平行纸面且与竖直平面夹角为 45的斜向下的匀强电场 E，有一质量为 m、电荷量为 q 的带负电的小球在高为 h 处的 P 点从静止开始自由下落，当小球运动到复合场内时刚好做直线运动，那么 ( ) A小球在复合场中一定做匀速直线运动 【 精品教育资源文库 】 B磁感应强度 B m 2gh2qh ，场强 E 2mgq C 若换成带正电的小球，小球仍可能做直线运动 D若同时改变小球的比荷与初始下落高度 h，小球仍能沿直线通过复合场 解