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高中物理高考知识点《粒子在复合场中运动》考点预测(2018年押题版)(八)
2018-10-02 04:42:28
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1、选择题 如图所示,M、N两平行金属板间存在着正交的匀强电场和匀强磁场,一带电粒子(重力不计)从O点以速度υ沿着与两板平行的方向射入场区后,做匀速直线运动,经过时间t1飞出场区;如果两板间撤去磁场,粒子仍以原来的速度从O点进入电场,经过时间的t2飞出电场;如果两板间撤去电场,粒子仍以原来的速度从O点进入磁场后,经过时间t3飞出磁场,则t1、t2、t3的大小关系为( ) A.t1=t2<t3 B.t2>t1>t3 C.t1=t2=t3 D.t1>t2=t3?
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参考答案:设极板长度为L,粒子在电场与磁场中做运动直线运动,运动时间t1=Lv, 粒子在电场中做类平抛运动,可分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的匀加速运动, 运动时间由水平分运动决定t2=Lv=t1; 粒子在磁场中做圆周运动,运动路程s>L,洛伦兹力对粒子不做功,速率v不变,运动时间t3=sv>Lv=t1=t2; 则t1=t2<t3,故A正确,BCD错误; 故选A.
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,场强为E,一质量为m,电荷量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出,射出之后,第二次到达x轴时,它与点O的距离为L,求此粒子射出的速度v和运动的总路程s.(重力不计)
参考答案:圆周运动半径? ?1分 洛伦兹力提供圆周运动向心力? ?3分 解得? ?1分 电场中做匀变速直线运动? ?2分
?2分 解得? ?1分 运动的总路程? ?2分
本题解析:略
本题难度:简单
3、简答题 ⑴磁感应强度B1和穿越时间t; ⑵磁感应强度B2的取值?
 ? U/v (甲)? (乙)
参考答案:(1)B1=1.3×10-3T,T=6.5×10-4S?(2)B2=7.5×10-6cot ? (n=1,2,…)
本题解析:(1)当有电场和磁场时,应作匀速运动; F电= F洛=qB1V0?∴B1=1.3×10-3T……①? 4分 当只有磁场时,作匀速圆周运动: R= =6.4×10-2m=6.4cm< ? ……②? 3分 T= =1.0×10-4S? ……③? 1分 t= +3T=3.5×10-4+3.0×10-4=6.5×10-4S ……④? 3分 由U-t图知,粒子能水平穿越两板 故:B1=1.3×10-3T,T=6.5×10-4S? 1分 (2)设碰n次,则半周分为n+1个等分圆弧,有: Q= ? ……⑤? 2分 tan ?…… ⑥? 2分 Rn= ?……⑦? 2分 联立得:B2= ?……⑧? 2分 代入数据: B2=7.5×10-6cot ? (n="1,2,…)?" 2分
本题难度:一般
4、计算题 如图在xOy坐标系第Ⅰ象限,磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小均为B=1.0T;电场方向水平向右,电场强度大小均为E= N/C。一个质量m=2.0×10-7 kg,电荷量q=2.0×10-6 C的带正电粒子从x轴上P点以速度v0射入第Ⅰ象限,恰好在xOy平面中做匀速直线运动。0.10s后改变电场强度大小和方向,带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动,取g=10m/s2。求: (1)带电粒子在xOy平面内做匀速直线运动的速度v0大小和方向; (2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向; (3)若匀速圆周运动时恰好未离开第Ⅰ象限,x轴上入射P点应满足何条件?

参考答案:解:(1)如图粒子在复合场中做匀速直线运动,设速度v0与x轴夹角为θ,依题意得:粒子合力为零 ①
 重力mg=2.0×10-6 N,电场力F电=Eq=2 ×10-6 N,洛伦兹力 =4.0×10-6 N?② 由f=qv0B得v0=2 m/s?③
= ,θ=60°?④ 速度v0大小2 m/s,方向斜向上与x轴夹角为60° (2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时,电场力F电必须与重力平衡,洛伦兹力提供向心力。故电场强度 ⑤ 方向竖直向上 ⑥ (3)如图带电粒子匀速圆周运动恰好未离开第1象限,圆弧左边与y轴相切N点 ⑦
 PQ匀速直线运动,PQ=v0t=0.2 m?⑧ 洛伦兹力提供向心力, ?⑨ 整理并代入数据得R= 0.2 m?⑩ 由几何知识得OP=R+Rsin60°-PQcos60°=0.27 m?⑾ x轴上入射P点离O点距离至少为0.27 m ?⑿
本题解析:
本题难度:困难
5、计算题 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图1,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH= ,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性质有关。 (1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中c、f哪端的电势高; (2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式;(通过横截面积S的电流I=nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率) (3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反,霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。 a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式; b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程.除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。

参考答案:解:(1)UH=EHl;c端电势高 (2)由 ? ① 得 ? ② 当电场力与洛伦兹力相等时eEH=evB 得EH=vB ③ 又I=nevS ④ 将③、④代入②得 ? (3)a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则P=mNt 圆盘转速为 b.提出的实例或设想合理即可
本题解析:
本题难度:困难
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