广西专用2020高考物理二轮复习专题能力训练10带电粒子在组合场复合场中的运动含解析.docx

10专题能力训练10带电粒子在组合场、复合场中的运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题每小题7分共56分。在每小题给出的四个选项中1~6题只有一个选项符合题目要求7~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得7分选对但不全的得4分有选错的得0分)1.(2019·河北沧州一模)如图所示ABCD矩形区域内存在互相垂直的有界匀强电场和匀强磁场电场竖直向下、磁场垂直纸面向外。有一带电小球质量为m电荷量绝对值为q小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压为U的电场加速后水平进入ABCD区域中恰能在此空间的竖直面内做匀速圆周运动且从B点射出已知AB长度为3lAD长度为l下列说法正确的是()A.小球带正电B.小球进入复合场时的速度大小为qUmC.小球在复合场中做圆周运动的轨道半径为32lD.小球在复合场中运动的时间为πl32mqU答案:D解析:由于进入复合场做匀速圆周运动所以满足Eq=mg小球带负电故A错误;设小球进入ABCD区域时的速度为v0由qU=12mv02得v0=2qUm故B错误;小球从B点射出如图所示由几何关系得(r-l)2+(3l)2=r2解得r=2l故C错误;图中sinθ=3l2l得θ=60°小球在复合场中运动的时间t=θ360°T=16TT=2πrv0联立得t=πl32mqU故D正确。2.1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示则下列说法正确的是()A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带负电C.在B2磁场中运动半径越大的粒子质量越大D.在B2磁场中运动半径越大的粒子比荷qm越小答案:D解析:通过粒子在质谱仪中的运动轨迹和左手定则可知该束带电粒子带正电故选项A错误;带电粒子在速度选择器中匀速运动时受到向上的洛伦兹力和向下的静电力可知速度选择器的P1极板带正电故选项B错误;由洛伦兹力充当向心力有qvB=mv2r得粒子在B2磁场中的运动半径r=mvqB又粒子的运动速度v大小相等电荷量q未知故在磁场中运动半径越大的粒子质量不一定越大但比荷qm=vBr越小故选项C错误D正确。3.如图所示一带电塑料小球质量为m用丝线悬挂于O点并在竖直平面内摆动最大摆角为60°水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时悬线上的张力恰为零则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A.0B.2mgC.4mgD.6mg答案:C解析:带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用但是洛伦兹力不做功所以从左方摆到最低点的过程只有重力做功根据动能定理mgL(1-cos60°)=12mv2摆动到最低点时合力提供向心力悬线上张力为0即洛伦兹力提供向心力qvB-mg=mv2L=mg洛伦兹力方向竖直向上当小球从右方摆到最低点时根据对称性速度大小不变但是方向反向所以洛伦兹力方向竖直向上大小不变此时向心力不变即拉力F-qvB-mg=mv2R拉力F=4mg选项C正确。4.如图所示虚线区域空间内存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电磁复合场有一个带正电小球(电荷量为+q质量为m)从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下那么带电小球可能沿直线通过的是()A.①②B.③④C.①③D.②④答案:B解析:①图中小球受重力、向左的电场力、向右的洛伦兹力下降过程中速度一定变大故洛伦兹力一定变化不可能一直与电场力平衡故合力不可能一直向下故一定做曲线运动;②图中小球受重力、向上的电场力、垂直向外的洛伦兹力合力与速度一定不共线故一定做曲线运动;③图中小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力若三力平衡则小球做匀速直线运动;④图中小球受向下的重力和向上的电场力合力一定与速度共线故小球一定做直线运动;故选项B正确。5.(2019·河南开封模拟)如图所示静止的带电粒子所带电荷量为+q质量为m(不计重力)从P点经两块平行的竖直极板间电场加速后水平通过小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域磁感应强度大小为B方向垂直于纸面向外。CD为磁场边界上的一绝缘板它与N板的夹角为θ=30°小孔Q到绝缘板的下端C的距离为l。当滑片移动到B端时粒子恰垂直打在CD板上。则下列说法错误的是()A.两板间电压的最大值Um=q2B2l22mB.CD板上可能被粒子打中区域的长度为3-33lC.粒子在磁场中运动的最长时间为πmBqD.能打到N板上的粒子的最大动能为q2B2l218m答案:A解析:滑片移到B端时两板间电压最大粒子垂直打在CD板上所以粒子做圆周运动的轨迹半径为l=mvqB;粒子在电场中运动时有qUm=12mv2联立两式解得Um=qB2l22mA错误。粒子垂直打在CD板上的位置离C点最远距离为l;当粒子运动轨迹恰好与CD相切时切点位置离C点最近如图所示由几何条件有