高考物理一輪基礎復習 帶電粒子在復合場中的運動1
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帶電粒子在復合場中的運動 一、選擇題(每小題6分，共54分) 1．帶電粒子以初速度v垂直于電場方向飛入勻強電場區(qū)域后，接著又飛入勻強磁場區(qū)域．在如圖所示的幾種軌跡中，有可能的是( ) 解析 AD 由帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)方向確定粒子帶何種電荷，再利用左手定則判定洛倫茲力的方向，分析粒子是否與在磁場中的運動軌跡相符． 2.如圖所示，為磁流體發(fā)電機的原理圖：將一束等離子體噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓．如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直于速度方向，負載電阻為R，等離子體充滿兩板間的空間，當發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I，那么板間等離子體的電阻率為( ) A.(－R) B.(－R) C.(－R) D.(－R) 解析 A 根據(jù)磁流體發(fā)電機的原理可推知，A、B板間產(chǎn)生的電動勢為E＝Bdv，A、B板間的等效電阻r＝ρ，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得I＝，聯(lián)立可得ρ＝(－R)，A正確． 3．如圖所示，在勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電場的場強為E，方向豎直向下，磁場的磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m的帶電粒子，在場區(qū)內(nèi)的一豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，則可判斷該帶電質(zhì)點( ) A．帶有電荷量為的正電荷 B．沿圓周逆時針運動 C．運動的角速度為 D．運動的速率為 解析 C 帶電粒子在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，有mg＝qE，求得電荷量q＝，根據(jù)電場強度和電場力方向相反判斷粒子帶負電，選項A錯誤；由左手定則可判斷粒子沿順時針方向轉(zhuǎn)動，選項B錯誤；由qvB＝mvω得ω＝＝＝，選項C正確；在速度選擇器中，才有v＝，選項D錯誤． 4.如圖所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一擋板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強電場E.從兩板左側(cè)中點c處射入一束正離子(不計重力)，這些正離子都沿直線運動到右側(cè)，從d孔射出后分為三束，則下列判斷正確的是( ) A．這三束正離子的速度一定不相同 B．這三束正離子的比荷一定不相同 C．a(chǎn)、b兩板間的勻強電場方向一定由a指向b D．若這三束離子改為帶負電而其他條件不變則仍能從d孔射出 解析 BCD 因為三束正離子在兩極板間都是沿直線運動，電場力等于洛倫茲力，可以判斷三束正離子的速度一定相同，且電場方向一定由a指向b，選項A錯誤，C正確；在右側(cè)磁場中三束正離子轉(zhuǎn)動半徑不同，可知這三束正離子的比荷一定不相同，選項B正確；若將這三束離子改為帶負電，而其他條件不變的情況下受力分析可知，三束離子在兩板間仍做勻速直線運動，仍能從d孔射出，選項D正確． 5.如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電液滴從h高處自由下落，進入一個互相垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于紙面，磁感應強度為B，電場強度為E.已知液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運動，則圓周運動的半徑r為( ) A. B. C. D. 解析 C 液滴剛進入電場和磁場區(qū)域的速度v＝，液滴在重力、電場力和洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，滿足mg＝qE，qvB＝m，得r＝或r＝，故只有選項C正確． 6.隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，大型化工廠已越來越多，環(huán)境污染也越來越嚴重．為減少環(huán)境污染，技術(shù)人員在排污管末端安裝了如圖所示的流量計．該裝置由非磁性絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口．在垂直于上下底面方向加磁感應強度為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是( ) A．若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高 B．若污水中負離子較多，則前表面比后表面電勢高 C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大 D．所測污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān) 解析 D 由左手定則可判斷出，正離子受到的洛倫茲力使其向后表面偏轉(zhuǎn)聚集而導致后表面電勢升高，同理負離子較多時，負離子向前表面偏轉(zhuǎn)聚集而導致前表面電勢較低，故選項A、B均錯誤；設前后表面的最高電壓為U，則＝qvB，所以U＝vBb，所以U與離子濃度無關(guān)，選項C錯誤；因Q＝vbc而U＝vBb.所以Q＝，選項D正確． 7.地面附近空間中存在著水平方向的勻強電場和勻強磁場，已知磁場方向垂直紙面向里，一個帶電油滴能沿著一條與豎直方向成α角的直線MN運動(MN在垂直于磁場方向的平面內(nèi))，如圖所示．則以下判斷正確的是( ) A．如果油滴帶正電，它是從M點運動到N點 B．如果油滴帶正電，它是從N點運動到M點 C．如果電場方向水平向左，油滴是從M點運動到N點 D．如果電場方向水平向右，油滴是從M點運動到N點 解析 AC 帶電油滴沿直線MN運動，則其應處于平衡狀態(tài)，對油滴進行受力分析，油滴受重力，方向豎直向下；洛倫茲力要垂直于運動軌跡MN，只能斜向右上方(因為電場方向是水平方向的，不論油滴帶何種電荷，電場力一定水平，如果洛倫茲力垂直MN斜向左下方，不論電場力向左還是向右，三力一定不能平衡)；根據(jù)平衡條件，電場力的方向只能水平向左，如圖所示．如果油滴帶正電荷，運動方向為M→N，E向左，A、C正確；如果油滴帶負電荷，運動方向為N→M，E向右． 8.地球大氣層外部有一層復雜的電離層，既分布有地磁場，又分布有電場．假設某時刻在該空間中有一小區(qū)域存在如圖所示的電場和磁場；電場的方向在紙面內(nèi)斜向左下方，磁場的方向垂直于紙面向里．此時一帶電粒子恰以速度v垂直于電場和磁場射入該區(qū)域，不計重力作用，則在該區(qū)域中，有關(guān)該帶電粒子的運動情況可能的是( ) A．仍做直線運動 B．立即向左下方偏轉(zhuǎn) C．做勻變速直線運動 D．可能做勻速圓周運動 解析 AB 假定粒子帶正電，則粒子的受力如圖所示，若Eq＝qvB，則A項正確；若Eq>qvB，則B項正確；洛倫茲力與v有關(guān)，不可能做勻變速直線運動，C項錯誤；因粒子做曲線運動時電場力做功會改變粒子速度的大小，故D項錯誤． 9．如圖所示，兩個半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強電場和勻強磁場中．軌道兩端在同一高度上．軌道是光滑的．兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放．M、N為軌道的最低點，下列說法正確的是( ) A．兩小球到達軌道最低點的速度vM
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