2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 專題6 帶電粒子在組合場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（含解析）

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 專題6 帶電粒子在組合場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（含解析） 1．xx·蘇北四市二調(diào)在如圖Z6－1所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直．一帶電粒子(重力不計(jì))從左端以速度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子(　　) 圖Z6－1 A．一定帶正電 B．速度v＝ C．若速度v＞，粒子一定不能從板間射出 D．若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入，仍做直線運(yùn)動(dòng) 2．xx·武漢部分學(xué)校聯(lián)考(雙選)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，圖Z6－2是它的示意圖．平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體(即高溫下電

2、 圖Z6－2 離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子)噴入磁場(chǎng)，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓．如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極．設(shè)A、B兩板間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入A、B兩板之間，則下列說法正確的是(　　) A．A是直流電源的正極 B．B是直流電源的正極 C．電源的電動(dòng)勢(shì)為Bdv D．電源的電動(dòng)勢(shì)為qvB 圖Z6－3 3．xx·東城期末如圖Z6－3所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)E方向豎直向下，水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷．已知a靜止，b、c在紙面內(nèi)按圖示方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(軌跡未畫出)．忽略三個(gè)

3、油滴間的靜電力作用，比較三個(gè)油滴的質(zhì)量及b、c的運(yùn)動(dòng)情況，以下說法中正確的是(　　) A．三個(gè)油滴質(zhì)量相等，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) B．a(chǎn)的質(zhì)量最大，c的質(zhì)量最小，b、c都沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) C．b的質(zhì)量最大，a的質(zhì)量最小，b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) D．三個(gè)油滴質(zhì)量相等，b沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，c沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng) 4．xx·浙江重點(diǎn)中學(xué)摸底(雙選)如圖Z6－4所示，在正三角形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和平行于AB的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一不計(jì)重力的帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點(diǎn)沿角平分線OC做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若此區(qū)域只存在電場(chǎng)時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角平分線

4、OC射入，則此粒子剛好從A點(diǎn)射出；若只存在磁場(chǎng)時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角平分線OC射入，則下列說法正確的是(　　) 圖Z6－4 A．粒子將在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌道半徑等于三角形的邊長(zhǎng) B．粒子將在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且從OB階段射出磁場(chǎng) C．粒子將在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且從BC階段射出磁場(chǎng) D．根據(jù)已知條件可以求出該粒子分別在只有電場(chǎng)時(shí)和只有磁場(chǎng)時(shí)在該區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比 5．xx·洛陽統(tǒng)考(雙選)如圖Z6－5所示，空間的某一區(qū)域存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以某一初速度由A點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，從C點(diǎn)離開區(qū)域；如果將磁場(chǎng)撤去，其他條件不

5、變，則粒子從B點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)；如果將電場(chǎng)撤去，其他條件不變，則這個(gè)粒子從D點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū)．已知BC＝CD，設(shè)粒子在上述三種情況下，從A到B、從A到C和從A到D所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3，離開三點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是Ek1、Ek2、Ek3，粒子重力忽略不計(jì)，以下關(guān)系式正確的是(　　) A．t1＝t2Ek2＝Ek3 圖Z6－5 　　圖Z6－6 6．xx·江西八校聯(lián)考(雙選)如圖Z6－6所示，在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一豎直足夠長(zhǎng)的固定絕緣桿MN，小球P套在桿上，已知P的質(zhì)量為m、電荷量

6、為＋q，電場(chǎng)強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.小球由靜止開始下滑直到穩(wěn)定的過程中(　　) A．小球的加速度一直減小 B．小球的機(jī)械能和電勢(shì)能的總和保持不變 C．下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是v＝ D．下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是v＝ 7．平面直角坐標(biāo)系xOy中，第Ⅰ象限存在著沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第Ⅳ象限存在著垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點(diǎn)以速度v0垂直于y軸射入電場(chǎng)，經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場(chǎng)，最后從y軸負(fù)半軸上的P點(diǎn)垂直于y軸射出

7、磁場(chǎng)，如圖Z6－7所示．不計(jì)粒子重力，求： (1)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN； (2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r； (3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的總時(shí)間t. 圖Z6－7 8．xx·三明聯(lián)考如圖Z6－8所示，與水平面成37°傾斜軌道AB，其延長(zhǎng)線在C點(diǎn)與半圓軌道CD(軌道半徑R＝1 m)相切，全部軌道為絕緣材料制成且放在豎直面內(nèi)．整個(gè)空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN的右側(cè)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量為0.4 kg的帶電小球沿斜面AB下滑，至B點(diǎn)時(shí)速度為vB＝m/s，沿著直線BC運(yùn)動(dòng)，小球在BC段對(duì)軌道無壓力，運(yùn)動(dòng)到達(dá)C處進(jìn)入半圓軌道，進(jìn)入時(shí)無動(dòng)能損失，小球剛

8、好能到達(dá)D點(diǎn)，到達(dá)D點(diǎn)的同時(shí)撤去磁場(chǎng)．不計(jì)空氣阻力，g＝10 m/s2，cos37°＝0.8. (1)判斷小球帶何種電荷； (2)小球離開D點(diǎn)后若落在AC上，求其落點(diǎn)與C點(diǎn)的距離； (3)求小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功． 圖Z6－8 專題(六) 1．B　[解析] 粒子帶正電和負(fù)電均可，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由洛倫茲力等于電場(chǎng)力，即qvB＝qE，解得速度v＝，選項(xiàng)B正確；若速度v＞，粒子可能從板間射出，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若此粒子從右端沿虛線方向進(jìn)入，所受電場(chǎng)力和洛倫茲力方向相同，不能做直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．BC　[解析] 由左手定則，正電荷受到的洛倫茲力方向向下， 負(fù)電荷受到

9、的洛倫茲力方向向上，所以正電荷打到B上， 負(fù)電荷打到A上，即B是直流電源的正極，A是直流電源的負(fù)極；達(dá)到平衡時(shí)，Eq＝qvB，而E＝，則U＝Bdv，答案為B、C. 3．A　[解析] 油滴a靜止，重力等于電場(chǎng)力，故液滴帶負(fù)電荷；油滴b、c都做圓周運(yùn)動(dòng)，重力也等于電場(chǎng)力，由于三個(gè)油滴帶等量同種電荷，故三個(gè)油滴質(zhì)量相等，由左手定則知b、c都沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確． 4．BD　[解析] 當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)并存時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則Eq＝qvB；只存在水平方向電場(chǎng)時(shí)，該粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)三角形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，則＝vt1，＝·t，聯(lián)立得E＝；只存在磁場(chǎng)時(shí)，該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝＝＝，粒子

10、將打到OB上，與O點(diǎn)距離處，可求出圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2＝＝，則可求出＝，答案為B、D. 5．AD　[解析] 當(dāng)磁場(chǎng)和電場(chǎng)并存時(shí)，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1＝；只存在豎直方向的電場(chǎng)時(shí)，該粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2＝，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增大；只存在磁場(chǎng)時(shí)，該粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，水平方向的平均速度v＜v，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3>，洛倫茲力不做功，動(dòng)能不變，則t1＝t2Ek2＝Ek3，A、D正確． 6．CD　[解析] 在運(yùn)動(dòng)過程中，對(duì)小球，由牛頓第二定律有mg－f＝ma，其中f＝μ|Eq－Bvq|，則a＝g－|Eq－Bvq|，可見小球做加速度逐漸增大的加速運(yùn)

11、動(dòng)，當(dāng)Eq＝qvB時(shí)，加速度達(dá)到最大值g，之后小球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減到0時(shí)，速度達(dá)到最大，之后做勻速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，摩擦力做負(fù)功，小球的機(jī)械能和電勢(shì)能的總和逐漸減小，B錯(cuò)誤；當(dāng)加速度為時(shí)，即g－|Eq－Bvq|＝，則v＝，C、D正確． 7．(1)　(2)　(3) [解析] (1)設(shè)粒子過N點(diǎn)時(shí)的速度為v，有 ＝cos θ， 解得v＝2v0. 粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程，有 qUMN＝mv2－mv， 解得UMN＝. (2)粒子在磁場(chǎng)中以O(shè)′為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為O′N，有 qvB＝， 解得r＝. (3)由幾何關(guān)系得ON＝rsin θ.

12、 設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，有 ON＝v0t1 解得t1＝. 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝. 設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，有t2＝T， 故t2＝， 而t＝t1＋t2， 故t＝. 8. (1)正電荷　(2)2.26 m　(3)27.6 J [解析] (1)小球在BC段對(duì)軌道無壓力，故洛倫茲力垂直軌道向上，由左手定則知小球帶正電荷． (2)依題意可知小球在BC間做勻速直線運(yùn)動(dòng)．在C點(diǎn)的速度為：vC＝vB＝ m/s 在BC段其受力如圖所示，設(shè)重力和電場(chǎng)力合力為F，由平衡條件得 F＝＝5 N， F＝qvCB 在D處由牛頓第二定律可得 BvDq＋F＝m 解得：vD＝4 m/s，vD＝－ m/s(舍去) 小球離開D點(diǎn)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，其加速度為： a＝＝ 由2R＝at2得： t＝＝0.4 s， s＝vDt＝2.26 m. (3)設(shè)CD段小球克服摩擦力做功為Wf，由動(dòng)能定理可得： －Wf－2FR＝mv－mv 解得：Wf＝27.6 J.