高考物理高频考点《粒子在复合场中运动》试题强化练习(2018年最新版)(十)

时间:2018-03-18 09:05:23

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1、计算题  如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框,放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合。在力F作用下金属线框由静止开始向左运动,在5.0s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示,已知金属线框的总电阻为R=4.0Ω。

小题1:试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,
线框中的感应电流方向?
小题2: t=2.0s时,金属线框的速度?
小题3:已知在5.0s内F做功1.95J,则金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少?


参考答案:
小题1:由楞次定律,线框中感应电流的方向为逆时针(或abcda)
小题2:0.4m/s
小题3:1.70J


本题解析:(1)由楞次定律,线框中感应电流的方向为逆时针(或abcda)?(2分)
(2)设t=2.0s时的速度为v,据题意有:
BLv="IR" 解得m/s=0.4m/s…(2分)
(3)设t=5.0s时的速度为v′,整个过程中线框中产生的焦耳热为Q,则有:
?(2分)
?(2分)
由上述两式解得:J=1.70J…………?(2分)


本题难度:简单



2、选择题  如图,电源电动势为E,内阻为r,R为滑动变阻器,两平行极板间有匀强磁场,开关闭合后,一带粒子正好能以速度v匀速穿过两板.以下说法正确的是

保持开关闭合,将滑片p向上滑动,粒子可能从下极板边缘射出
保持开关闭合,将滑片p向下滑动,粒子可能从下极板边缘射出
保持开关闭合,将a极向下移动,粒子将继续沿直线穿出
D.若粒子运动到两板中央时,突然将开关断开,粒子将继续沿直线突出


参考答案:AB


本题解析:A、开关闭合,将滑片P向上滑动一点,两板间电压变小,若粒子带负电,电场力方向向上,大小减小,粒子有可能从下极板边缘射出.故A正确.B、开关闭合,将滑片P向下滑动一点,两板间电压变大,若粒子带正电,电场力方向向下,大小增大,粒子将可能从下极板边缘射出.故B正确. C、开关闭合,a板下移,板间场强,U不变,d变小,E变大,电场力F=qE变大,与洛伦兹力不平衡,粒子将不再沿直线运动.故C错误.将开关断开,电容器放电,电场消失,粒子不再将直线运动.故D错误,所以选AB


本题难度:简单



3、计算题  如图所示,在xoy平面的第一象限有匀强电场,电场方向沿-y方向。在x轴的下方存在着垂直于xoy平面的匀强磁场,磁感应强度为B。有一质量为m、电荷量为q的正电荷从y轴上的A点以平行于x轴的速度射入电场中,从x轴上的B点进入磁场中。电荷在B点时的速度与x轴的夹角为α,BO=L,粒子最后从坐标原点射出磁场。求:
(1)粒子在磁场中运动的时间为多少?
(2)粒子在磁场中运动的速度大小?
(3)电场强度的大小?


参考答案:解:(1)解:
,解得:
(2)2r sinα=L?, r=
解得:
(3)vx=vcosα?,vsinα=
解得:E=


本题解析:


本题难度:困难



4、计算题  有人设想用下图所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子。粒子在电离室中电离后带正电,电量与其表面积成正比。电离后,粒子缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域1,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域II,其中磁场的磁感应强度大小为B,方向如图。收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。半径为r0的粒子,其质量为m0、电量为q0,刚好能沿O1O3直线射入收集室。不计纳米粒子重力。(
(1)试求图中区域II的电场强度;
(2)试求半径为r的粒子通过O2时的速率;
(3)讨论半径r≠r0的粒子刚进入区域II时向哪个极板偏转。


参考答案:解:(1)设半径为r0的粒子加速后的速度为v0,则

设区域II内电场强度为E,则

电场强度方向竖直向上
(2)设半径为r的粒子的质量为m、带电量为q、被加速后的速度为v,则
?

(3)半径为r的粒子,在刚进入区域II时受到合力为
可知,当
粒子会向上极板偏转;
粒子会向下极板偏转;


本题解析:


本题难度:困难



5、计算题  (17分)如图所示,真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场,半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动;当撤去磁场并保留电场,粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知,忽略粒子的重力。求:

(1)带电粒子的电荷量q与质量m的比值
(2)若撤去电场保留磁场,粒子离开矩形区域时的位置。


参考答案:(1)(2)粒子离开磁场时到b的距离


本题解析:(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,有:
qv0B=qE? ①(2分)
当撤去磁场,保留电场时,带电粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由题知,粒子恰能从c点飞出,则
水平方向有:2R=v0t? ②(1分)
竖直方向有:? ③(1分)
qE=ma?④(1分)
联解①②③④得:
? ⑤(2分)
(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示.

设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿第二定律:
? ⑥(1分)
?⑦(2分)
由图中几何关系得:
粒子的轨迹半径为? ⑧(2分)
得θ=60°?(2分)
故粒子离开磁场时到b的距离为?⑨(2分)
代入解得:? ⑩(1分)


本题难度:一般



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