(广东专用)2014届高考物理一轮复习方案 专题6 带电粒子在组合场及复合场中运动(含解析).pdf

专题(六)　[专题6　带电粒子在组合场及复合场中运动]
1．2012·苏北四市二调在如图6－1所示的平行板器件中电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动则该粒子( )
图－1一定带正电速度v＝若速度v＞粒子一定不能从板间射出若此粒子从右端沿虚线方向进入仍做直线运动2012·武汉部分学校联考(双选)磁流体发电是一项新兴技术它可以把物体的内能直接转化为电能图－2是它的示意图．平行金属板A、B之间有一个很强的磁场将一束等离子体(即高温下电
图－2离的气体含A、B两板间便产生电压．如果把A、B和用电器连接、B就是一个直流电源的两个电极．设A、B两板间距为d磁感应强度为B等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间则下列说法正确的是( )是直流电源的正极是直流电源的正极电源的电动势为Bdv电源的电动势为qvB
图－32012·东城期末如图－3所示匀强电场E方向竖直向下水平匀强磁场B垂直纸面向里三个油滴a、b、c带有等量同种电荷．已知a静止、c在纸面内按图示方向做匀速圆周运动(轨迹未画出)．忽略三个油滴间的静电力作用比较三个油滴的质量及b、c的运动情况以下说法中正确的是( )三个油滴质量相等、c都沿顺时针方向运动的质量最大c的质量最小、c都沿逆时针方向运动的质量最大的质量最小b、c都沿顺时针方向运动三个油滴质量相等沿顺时针方向运动沿逆时针方向运动
4．2013·浙江重点中学摸底(双选)如图－4所示在正三角形区域内存在着垂直于纸面的匀强磁场和平行于AB的水平方向的匀强电场一不计重力的带电粒子刚好以某一初速度从三角形O点沿角平分线OC做匀速直线运动．若此区域只存在电场时该粒子仍以此初速度从O点沿角平分线OC射入则此粒子刚好从A点射出；若只存在磁场时该粒子仍以此初速度从
O点沿角平分线OC射入则下列说法正确的是( )
图－4粒子将在磁场中做匀速圆周运动运动轨道半径等于三角形的边长粒子将在磁场中做匀速圆周运动且从OB阶段射出磁场粒子将在磁场中做匀速圆周运动且从BC阶段射出磁场根据已知条件可以求出该粒子分别在只有电场时和只有磁场时在该区域中运动的时间之比2012·洛阳(双选)如图－5所示空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动从C点离开区域；如果将磁场撤去其他条件不变则粒子从B点离开场区；如果将电场撤去其他条件不变则这个粒子从D点离开场区．已知BC＝CD设粒子在上述三种情况下从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t、t和t离开三点时的动能分别是E、E、E粒子重力忽略不计( )＝t
．＝t＝E＝E图－5 图－62012·江西八校联考(双选)如图－6所示在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中有一竖直足够长的固定绝缘杆MN小球P套在杆上已知P的质量为m、电荷量为＋q电场强度为E、磁感应强度为B与杆间的动摩擦因数为μ重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中( )小球的加速度一直减小B．小球的机械能和电势能的总和保持不变下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v＝下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v＝平面直角坐标系中第Ⅰ象限存在着沿轴负方向的匀强电场第Ⅳ象限存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场磁感应强度为一质量为m、电荷量为q的带正电的粒y轴正半轴上的M点以速度v垂直于y轴射入电场经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场最后从轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场如图Z6－7所示．不计粒子重力求：(1)M、N两点间的电势差U；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径；(3)粒子从点运动到P点的总时间t
图－7
8．2012·三明联考如图－8所示与水平面成37倾斜轨道AB其延长线在C点与半圆轨道CD(轨道半径R＝1 )相切全部轨道为绝缘材料制成且放在竖直面内．整个空间存在水MN的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场．一个质量为0.4 的带电小球沿斜面AB下滑至B点时速度为v＝沿着直线BC运动小球在BC段对轨道无压力运动到达C处进入半圆轨道进入时无动能损失小球刚好能到达D点到达D点的同时撤去磁场．不计空气阻力＝10 ＝0.8.(1)判断小球带何种电荷；(2)小球离开D点后若落在AC上求其落点与C点的距离；(3)求小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功．
图－8专题(六)　[解析] 粒子带正电和负电均可选项错误；由洛伦兹力等于电场力即qvB＝qE解得速度v＝选项正确；若速度v＞粒子可能从板间射出选项错误；若此粒子从右端沿虚线方向进入所受电场力和洛伦兹力方向相同不能做直线运动选项错误．　[解析] 由左手定则正电荷受到的洛伦兹力方向向下负电荷受到的洛伦兹力方向向上所以正电荷打到B上负电荷打到A上即B是直流电源的正极是直流电源的负极；达到平衡时＝qvB而E＝则U＝Bdv答案为、C　[解析] 油滴a静止重力等于电场力故液滴带负电荷；油滴b、c都做圆周运动重力也等于电场力由于三个油滴带等量同种电荷故三个油滴质量相等由左手定则b、c都沿顺时针方向运动选项正确．　[解析] 当匀强磁场和匀强电场并存时粒子做匀速直线运动则Eq＝qvB；只存在水平方向电场时该粒子做类平抛运动设三角形的边长为L则＝vt＝t，联立得E＝；只存在磁场时该粒子做圆周运动的半径R＝＝＝粒子将打到OB上与O点距离处可求出圆弧对应的圆心角θ＝运动时间t＝＝则可求出＝答案为、D　[解析] 当磁场和电场并存时粒子做匀速直线运动动能不t1＝；只存在竖直方向的电场时该粒子做类平抛运动运动时间t＝电场力做正功动能增大；只存在磁场时该粒子做匀速圆周运动水平方向的平均速度＜v运动时间t，洛伦兹力不做功动能不变则t＝t＝E、D正确．　[解析] 在运动过mg－f＝ma其中f＝μ|Eq－Bvq|则a＝g－－Bvq|可见小球做加速度逐渐增大的加速运动当Eq＝qvB时加速度达到最大值g之后小球做加速度减小的加速运动当加速度减到0时速度
达到最大之后做匀速运动错误；整个运动过程中摩擦力做负功小球的机械能和电势能的总和逐渐减小错误；当加速度为时即g－－Bvq|＝则v＝、D正确．(1)　(2)　(3)[解析] (1)设粒子过点时的速度为有＝cos
解得＝2v粒子从点运动到N点的过程有mv2－，
解得＝(2)粒子在磁场中以为圆心做匀速圆周运动半径为有＝解得＝(3)由几何关系得＝r设粒子在电场中运动的时间为有＝v解得＝粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期＝设粒子在磁场中运动的时间为有t＝故＝而＝t＋t故＝(1)正电荷　(2)2.26 (3)27.6 [解 (1)小球在BC段对轨道无压力故洛伦兹力垂直轨道向上由左手定则知小球带正电荷．(2)依题意可知小球在BC间做匀速直线运动．在C点的速度为：v＝v＝
在BC段其受力如图所示设重力和电场力合力为F由平衡条件得＝＝5 ＝qv在D处由牛顿第二定律可得＋F＝m解vD＝4＝－(舍去)小球离开D点后做类平抛运动其加速度为：＝＝由2R＝得：＝＝0.4 ＝v＝2.26 (3)设CD段小球克服摩擦力做功为W由动能定理可得：－W－2FR＝－
解得：W＝27.6。