高考物理题《粒子在复合场中运动》考点预测(2020年押题版)(三)

时间:2020-08-15 23:23:46

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1、选择题  如图所示,一束质量、带电量、速率均未知的正离子(不计重力)射入正交的电场、磁场区域,发现有些离子毫无偏移地通过这一区域,对于这些离子来说,它们一定具有(  )
A.相同的速率
B.相同的电量
C.相同的质量
D.速率、电量和质量均相同
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参考答案:在复合场中对带电粒子进行正确的受力分析,粒子受电场力向下,洛伦兹力向上,粒子离子在复合场中沿水平方向直线通过故有qE=qvB,由此可知在不计重力的情况下,粒子能否匀速通过与电量、质量无关,只要具有相同的速率即可,因此A正确,BCD错误.
故选A.


本题解析:


本题难度:简单



2、计算题  (20分)如图所示,磁感应强度大小为B=0.15T,方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径R=0.20m的圆形区域内,圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点O,右端与边界MN相切于x轴上的A点.MN右侧有平行于x轴负方向的匀强电场.置于坐标原点O的粒子源,可沿x轴正方向射出速度的带正电的粒子流,比荷为.不计粒子重力.右侧电场强度大小为现以过O点并垂直于纸面的直线为轴,将圆形磁场区域按逆时针方向缓慢旋转90

求:
(1)粒子在磁场中运动的半径;
(2)在旋转磁场过程中,粒子经过磁场后,途经MN进入电场,求粒子经过MN时离A点?最远的位置B到A点的距离L1;
(3)通过B点的粒子进人电场后,再次经过MN时距B点的距离L 2为多大?


参考答案:??


本题解析:⑴ 设粒子做圆周运动的半径为r,由洛伦兹力提供向心力得:
?

⑵ 由图知:sinα=?得α=30°
设B到A的距离为L1,由几何关系知:
L1=(2R-rtanα)tan2α
得:L1=
⑶ 粒子经过B点时的速度与MN夹角为θ,则θ=90°-2α=30°
粒子经B点时速度的水平分量vx和竖直分量vy分别为:
vx=vsinθ=1.5×104m/s
vy=vcosθ=
进入电场后,粒子水平方向先向右做匀减速运动后反向匀加速,竖直方向为匀速直线运动,设再次经过MN时的位置为D,经历的时间为t,
水平方向:

竖直方向:L2=vyt
解得:L2=


本题难度:一般



3、计算题  如图所示,P、Q是相距为d的水平放置的两平行金属板,P、Q间有垂直于纸面向里、磁感应强度为B1的匀强磁场,M、N是竖直放置的两平行金属板,用导线将P与M相连、Q与N相连,X是平行于M和N的竖直绝缘挡板,Y是平行于M和N的荧光屏,X、M、N、Y的中间各有一个小孔,所有小孔在同一水平轴线上,荧光屏的右侧有垂直于纸面向外的匀强磁场,现有大量的正、负粒子(电荷量的大小均为q,质量均为m)不断地以相同的速度垂直于磁场水平向右射入金属板P、Q之间,忽略电场的边缘效应,不计粒子的重力和粒子之间相互作用。
(1)若在荧光屏Y上只有一个亮点,则粒子的初速度v0必须满足什么条件;
(2)若粒子以初速度v射入B1磁场,且在荧光屏上出现两个亮点,则正、负两种粒子形成的亮点到荧光屏上小孔的距离之比是多少?


参考答案:解:(1)由于带电粒子偏转,P、Q极板上将带上电荷,设电压为U,则极板M、N间的电压也为U,当带电粒子在P、Q极板间做匀速运动时

若在荧光屏Y上只有一个亮点,则负电荷不能通过极板M、N
满足
解得
(2)若荧光屏上有两个亮点,则
在此条件下,由得U1=dB1v
对正电荷,设到达B2中后速度为v1,则
设做圆周运动的半径为R1,则
解得
对负电荷,设到达B2中后速度为v2,则
设做圆周运动的半径为R2,则
解得
所以正、负两种电荷形成的亮点到荧光屏上小孔的距离之比为


本题解析:


本题难度:困难



4、选择题  设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法正确的是(?)

A.这离子带负电荷
B.A点和B点位于同一高度
C.离子在C点时速度最大
D.离子到达B点时,将沿原曲线返回A点


参考答案:BC


本题解析:由图知,板间电场竖直向下,由轨迹知电荷先在电场力作用下向下运动,故电荷带正电,所以A错误;洛伦兹力的作用下轨迹向右弯曲,由于在运动的过程中洛伦兹力不做功,只有电场力做功,能量在动能与电势能之间转化,故A点和B点位于同一高度,粒子到达C点时,电场力做正功最大,粒子速度最大,所以B、C正确;到达B点后,将重复ACB的运动,向右运动,不会返回A点,所以D错误。


本题难度:一般



5、简答题  如图中的MN为水平放置的带电平行板,间距为d,电势差为U,两板间有磁感强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,某时刻,一个质量为m,带电量为q的负电荷,从N板的P点由静止开始进入正交电磁场中,当它经过轨迹的最高点位置K时,正好与原来静止在K点的,质量为m中性油滴相结合,随之从K点开始作匀速直线运动,(重力不计)求

(1)电荷与油滴结合后速度多大?
(2)电荷到达K点与油滴作用前的速度多大?
(3)电荷与油滴作用过程中损耗的机械能为多少?
(4)K点到N板距离多少


参考答案:(1)??(2)? (3)?(4)


本题解析:


本题难度:一般




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