高考物理试题《粒子在复合场中运动》考点强化练习(2019年练习版)(六)
2019-06-23 22:52:49
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1、选择题 如图所示,质量为m的回形针系在细线下端被磁铁吸引保持静止,此时细绳与竖直方向的夹角为,则下列说法中正确的是
A.回形针平衡时受到磁体对它的磁力和绳的拉力作用,两力 合力的方向向上偏右 B.回形针平衡时受到磁体对它的磁力和绳的拉力作用,两力 合力的方向向上偏左 C.现用点燃的火柴对回形针加热,细绳与竖直方向的夹角减 小,原因是回形针加热后,分子电流排列无序了 D.现用点燃的火柴对回形针加热,细绳与竖直方向的夹角为减小,原因是回形针加
| 热后,分子电流消失了
参考答案:C
本题解析:回形针平衡时受到磁体对它的磁力和绳的拉力作用,两力合力与重力平衡,所以方向竖直向上,AB项错误;用点燃的火柴对回形针加热,回形针磁性会减弱是因为分子电流排列无序了,所以C项正确。
本题难度:一般
2、选择题 如图所示,质量为m,带电量为q的负粒子(重力不计)经历电压为U1加速电场加速后,从平行板中心轴线进入后沿直线以速度v0飞出复合场,已知复合场区域的磁感应强度方向竖直向下为B,电压为U2,极板距离为d。现欲使粒子以3 v0的速度沿直线飞出,在保证粒子的比荷不变的情况下,下列方法可行的是:( )
A、保持其它参量不变,使U1变为原来的9倍 B、保持B、d不变,使使U1变为原来的9倍,U2变为原来的3倍 C、保持其它参量不变,使U2变为原来的3倍 D、保持B、U1、U2不变,使d变为原来的1/3倍
参考答案:B
本题解析:经电场加速后,由即,经速度选择器有: 若保持其它参量不变,使U1变为原来的9倍,则,但是,即粒子不能沿直线通过,A错 保持B、d不变,使使U1变为原来的9倍,U2变为原来的3倍,则,,可以满足,B正确, 保持其它参量不变,使U2变为原来的3倍,则,,不满足,C错误, 保持B、U1、U2不变,使d变为原来的1/3倍,则,,不满足,D错误, 点评:做本题的关键是先求出经电场加速后的速度表达式,然后再求出在速度选择器中的表达式
本题难度:一般
3、计算题 (20分)如图(甲)所示,A、B为两块距离很近的平行金属板,板中央有小孔O和O',一束电子以初动能E0=120eV,从小孔O不断地垂直于A板射入A、B之间,在B板右侧,平行金属板M、N关于OO'连线对称放置,在M、N之间形成一个匀强电场,金属板长L=2×10-2m,板间距离d=4×10-3m,偏转电场所加电压为u2=20V,现在A、B两板间加一个如图(乙)所示的变化电压u1,在t=0到t=2s的时间内,A板电势低于B板,则在u1随时间变化的第一个周期内:
(1)在哪段时间内射入A板的电子可从B板上的小孔O'射出? (2)在哪段时间内射入A板的电子能从偏转电场右侧飞出? (由于A、B两板距离很近,可认为电子穿过A、B板所用的时间极短,可不计。)
参考答案:(1)在第一个周期内,能射出的时间段为0~2.6s以及3.4s~4.0s(2)电子能从偏转电场右侧飞出的时间为0.65s~1.35s。
本题解析:(1)设电子到达O'时动能恰好为零,则 ? 得? 对应时间? t1="2.6s," t2=3.4s? 可见在前半周0~2s内,电子继续加速,全部能通过;? 在后半周,电子被减速,从图中可以看出, 在时间段2.6s~3.4s内电子将不能从小孔O'射出, 所以在第一个周期内,能射出的时间段为0~2.6s以及3.4s~4.0s。 (2)设电子从O'射出时的速度为V1,要使电子能从偏转电场右侧飞出,电子的偏移量必须小于,即有 ? 得?? 即?? 得?? 由图中可知,电子能从偏转电场右侧飞出的时间为0.65s~1.35s。? 点评:本题是复合场问题,关键是分析质子的分析情况和运动情况.在偏转电场中质子做类平抛运动,采用运动的分解方法研究.
本题难度:简单
4、计算题 (22分)如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O射入磁场,其入射方向与y的方向成45°角。当粒子运动到电场中坐标为(3L,L)的P点处时速度大小为v0,方向与x轴正方向相同。求:
(1)粒子从O点射入磁场时的速度v; (2)匀强电场的场强E0和匀强磁场的磁感应强度B0; (3)粒子从O点运动到P点所用的时间.
参考答案:(1)(2)(3)
本题解析:(1)粒子从O点进入匀强磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,则其运动轨迹如图所示,经过磁场后进入电场,到达P点?(2分)
假设粒子在O点时的速度大小为v,OQ段为圆周,QP段为抛物线。 根据洛伦兹力与速度垂直不做功 可知粒子在Q点时的速度大小也为v,根据对称性可知方向与x轴正方向成45°角,可得: Q点速度大小为,方向与X轴成斜向上。 进入电场后,电场力为竖直方向,水平方向匀速直线运动,所以有? (2分) 解得:? (1分) (2)在粒子从Q运动到P的过程中,由动能定理得: ? (2分) 解得:?(1分) 又在匀强电场由Q到P的过程中, 水平方向匀速直线运动的速度,为位移为?(1分) 竖直方向初速度匀减速到0的位移为?(1分) 可得,?(2分) 由几何关系可得粒子在OQ段圆周运动的半径: 根据洛伦兹力提供向心力得 得?(2分) (3)在Q点时,竖直分速度? (1分) 设粒子从Q到P所用时间为,在竖直方向上有:t1==? (1分) 粒子从O点运动到Q运动的圆心角为90度,所用的时间为: ?(1分) 则粒子从O点运动到P点所用的时间为:?(1分)
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为θ。不计空气阻力,重力加速度为g,求 (1)电场强度E的大小和方向; (2)小球从A点抛出时初速度v0的大小; (3)A点到x轴的高度h。
参考答案:解:(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡(恒力不能充当圆周运动的向心力),有 ?① ?② 重力的方向竖直向下,电场力方向只能向上,由于小球带正电,所以电场强度方向竖直向上 (2)小球做匀速圆周运动,O′为圆心,MN为弦长,,如图所示。设半径为r,由几何关系知 ③ 小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供,设小球做圆周运动的速率为v,有?④ 由速度的合成与分解知 ⑤ 由③④⑤式得 ⑥ (3)设小球到M点时的竖直分速度为vy,它与水平分速度的关系为 ⑦ 由匀变速直线运动规律 ⑧ 由⑥⑦⑧式得 ⑨
本题解析:
本题难度:困难
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