高考物理知识点总结《粒子在复合场中运动》试题巩固（2017年最新版） - 高考物理题库

1、计算题两根足够长的平行金属导轨左端与电阻相连，固定在水平桌面上，质量为、内阻为的金属杆与导轨接触良好，可以无摩擦地沿导轨运动．导轨的电阻不计，导轨宽度为,磁感应强度为的匀强磁场竖直向上穿过整个导轨平面，现给金属杆一个瞬时冲量?,使杆向右滑行。求：

(1)回路的最大电流；
(2)当滑行过程中电阻上产生的热量为时，杆的加速度是多大；
(3) 杆从开始运动到停下共滑行多长的距离.

参考答案：（1）（2）（3）

本题解析：（1）刚开始时速度最大，由动量定理得?①
最大电流?②?
解得
（2）设此时杆的速度为，由能量守恒定律得?③?
得
由牛顿第二定律得?④?
由欧姆定律得?⑤
联立③④⑤解得
（3）设位移为，对全过程由动量定理⑥
又因⑦
联立⑥⑦解得
点评：本题通过冲量定理结合电磁感应定律求出感应电流，通过能量守恒定律求出动能，并利用牛顿第二定律求出加速度。在计算电量时通过Q=It，其中I应为对时间的平均值。

本题难度：一般

2、计算题在如图所示的平面直角坐标系中，存在一个半径R＝0.2 m的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B＝1.0 T，方向垂直纸面向外，该磁场区域的右边缘与坐标原点O相切。y轴右侧存在电场强度大小为E＝1.0×104 N/C的匀强电场，方向沿y轴正方向，电场区域宽度l＝0.1 m。现从坐标为(－0.2 m，－0.2 m)的P点发射出质量m＝2.0×10－9 kg、带电荷量q＝5.0×10－5 C的带正电粒子，沿y轴正方向射入匀强磁场，速度大小v0＝5.0×103 m/s。重力不计。
(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标；
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m，－0.05 m)的点回到电场后，可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积。

参考答案：解：(1)带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
qv0B＝m，解得r＝0.20 m＝R
根据几何关系可知，带电粒子恰从O点沿x轴进入电场，带电粒子做类平抛运动。设粒子到达电场边缘时，竖直方向的位移为y，有l＝v0t，y＝t2
联立解得y＝0.05 m
所以粒子射出电场时的位置坐标为(0.1 m，0.05 m)

(2)粒子飞离电场时，沿电场方向速度vy＝at＝5.0×103 m/s＝v0
粒子射出电场时速度v＝v0
由几何关系可知，粒子在正方形区域磁场中做圆周运动半径r′＝0.05 m
由qvB′＝m，解得B′＝4 T
正方形区域最小面积S＝(2r′)2
解得S＝0.02 m2

本题解析：

本题难度：困难

3、选择题如图所示，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在圆心O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小。其中ac沿竖直方向，bd沿水平方向，ef与水平方向成450，则在a、b、c、d、e、f这六个点中下列判断正确的是?（?）

A．该小球在a处动能最小
B．该小球在c处重力势能最小
C．该小球在b处机械能最大
D．该小球在f处绳的拉力最大

参考答案：BCD

本题解析：考点：
专题：带电粒子在电场中的运动专题．
分析：根据电场力做功判断电势能的变化，根据重力做功判断重力势能的变化，根据除重力以为其它力做功判断机械能变化，根据合外力做功判断小球的动能变化．
解答：解：A、因为电场力和重力相等，故e点为等效最高点，即在e点合外力做的负功最多，所以e点动能最小，故A错误．?
B、物体位置越低，重力势能越小，所以c点小球的重力势能最小，故B正确．
C、除重力以外，其它力所做的功，等于物体的机械能变化量，所以运动过程中到b点，电场力做的正功最多，机械能增大的也最多，故b点具有最大的机械能，故C正确．
D、因为电场力和重力相等，故f点为等效最低点，即在f点速率最大，向心力最大，绳的拉力也最大，故D正确．
故选： BCD
点评：熟练掌握功能关系，并能根据功能关系判断各种能量的变化．

本题难度：简单

4、计算题如图所示，光滑绝缘水平面的上方空间被竖直的分界面MN分隔成两部分，左侧空间存在一水平向右的匀强电场，场强大小?右侧空间有一长为R=0.8m的绝缘轻绳，绳的一端固定于O点，另一端拴一个质量m2=m的不带电的小球B在竖直平面内做顺时针方向的圆周运动，运动到最低点时速度大小vB=8m/s，小球B在最低点时与地面接触但没有弹力. 在MN左侧空间中有一个质量为m1=m的带正电的物体A，电荷量大小为q，在水平面上与MN界面水平间距为L处由静止释放，恰好与运动到最低点处的B发生正碰，并瞬间粘合成一个整体C，碰后瞬间在MN的右侧空间立即加上一竖直向上的匀强电场，场强大小E2=3E1（g=10m/s2）

（1）如果L=0.2m，求出整体C运动到最高点时的瞬时速度大小，及此时绳的拉力是物体重力的多少倍？
（2）当L满足什么条件时，整体C可以在竖直面内做一个完整的圆周运动？

参考答案：（1）T="7.25" mg?（2）m或m，整体C在竖直面内做一个完整的圆周运动.

本题解析：（1）物A与B碰前速度为，有动能定理：
?∴="2" m/s
A、B作用动量守恒：
∴m/s，即C顺时针转动
C有最底点→最高点速度为有动能定理：
∴?即m/s?…………5分
在最高点处：∴T="7.25" mg?…………5分
（2）合成C后：∵，C的合力向上，
即C在最底处有最小速度：∴m/s
令C顺时针：，∴m/s，则m?…………5分
令C逆时针：，∴m/s，则m?…………5分
即m或m，整体C在竖直面内做一个完整的圆周运动.

本题难度：一般

5、计算题（14分）如图所示，空间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场交界于虚线，电场强度为，虚线下方匀强磁场范围足够大，磁感应强度为，现有质量为、电量为的带正电粒子从距电磁场边界处无初速释放（带电粒子重力可忽略不计）．求：?

（1）带电粒子刚离开电场时速度大小；
（2）带电粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径；
（3）带电粒子第一次在匀强磁场中运动的时间.