高考物理题《粒子在复合场中运动》高频试题强化练习(2019年最新版)(六)
2019-06-29 05:04:56
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1、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,以下说法中正确的是( ) A.这离子必带正电荷 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点后,将沿原曲线返回A点
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参考答案:A.离子从静止开始运动的方向向下,电场强度方向也向下,所以离子必带正电荷,A正确; B.因为洛伦兹力不做功,只有静电力做功,A、B两点速度都为0,根据动能定理可知,离子从A到B运动过程中,电场力不做功,故A、B位于同一高度,B正确; C.C点是最低点,从A到C运动过程中电场力做正功做大,根据动能定理可知离子在C点时速度最大,C正确; D.到达B点时速度为零,将重复刚才ACB的运动,向右运动,不会返回,故D错误. 故选ABC.
本题解析:
本题难度:简单
2、填空题 如图12所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A’会产生电势差。这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I的B的关系为: 式中的比例系数K称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场。横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电力与洛仑兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。
设电流I是由电子定向移动形成的,电子平均定向速度为V,电量为e,回答下列问题: (1)稳定状态时,导体板上侧面A的电势?下侧面A’的电势(填高于、低于或等于) (2)电子所受洛仑兹力的大小为? (3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受的静电力为?。
参考答案:(1)低于?(2) ?(3) 或
本题解析:略
本题难度:简单
3、计算题 如图所示,真空中有一以(r,0)为圆心、半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为B方向垂直纸面向里,在y≥r的范围内,有方向向左的匀强电场,电场强度大小E。从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内,已知质子的电量为e,质量为m,质子在磁场中的偏转半径也为r,不计重力及阻力作用。求: (1)质子进入磁场时的速度大小; (2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子,到达y轴所需的时间; (3)速度方向与x轴正方向成30°角(如图中所示)射入磁场的质子,到达y轴时的位置坐标。

参考答案:解:(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力 由 得 (2)质子沿x轴正方向射入磁场,经 圆弧后以速度v垂直于电场方向进入电场, 所以质子在磁场中的运动时间为 质子进入电场后做类平抛运动,沿电场方向运动r后到达y轴,因此有 故所求时间为: (3)质子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场方向进入电场,如图所示,质子出P点后先做一小段距离的匀速直线运动,设质子在电场中运动到达y轴所需时间为t3,则由运动学知识可得
 由几何知识可得x1=r+rsin30° 解得 在y轴方向质子做匀速直线运动,因此有 所以质子到达y轴的位置坐标为
本题解析:
本题难度:困难
4、简答题 如图所示,S为离子源,从其小孔发射出电量为q的正离子(初速度可认为为零),经电压为U0的电场加速后,沿AC方向进入匀强磁场中。磁场被限制在以O为圆心r为半径的圆形区域内,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。正离子从磁场射出后,打在屏上的P点,偏转距离CP与屏到O点的距离OC之比CP:OC= 。求:(1)正离子的质量;
 (2)正离子通过磁场所需的时间。 ?
参考答案:(1)?3qB2r2/2U0?(2)πBr2/2U
本题解析:(1)带电粒子从静止开始先在加速电场中做匀加速直线运动,
 由动能定理得: qUo=mv2/2-0?① 在磁场中匀速圆周运动的运动轨迹如 图所示,粒子才能出磁 场后匀速直线运动打在屏上的P点, 在磁场中解三角形得半径 R= ?r?②? qvB=mv2/R?③ 联立以上三式得m=3qB2r2/2U0 (2)由图可知, ∵CP:OC= ?∴∠POC=60° ∴∠AOP=120°∴∠α=60° 所以带电粒子在磁场中运动的时间为其周期的1/6 ∵T=2πm/qB ∴t=T/6=πm/3qB=πBr2/2U。
本题难度:简单
5、计算题 如图所示,真空室内竖直条形区域I存在垂直纸面向外的匀强磁场,条形 区域Ⅱ(含I、Ⅱ区域分界面)存在水平向右的匀强电场,电场强度为E,磁场和电场宽 度均为L且足够长,M、N为涂有荧光物质的竖直板。现有一束质子从A处连续不断地 射入磁场,入射方向与M板成60°夹角且与纸面平行如图,质子束由两部分组成,一部分为速度大小为 的低速质子,另一部分为速度大小为3 的高速质子,当I区中磁场较强时,M板出现两个亮斑,缓慢改变磁场强弱,直至亮斑相继刚好消失为止,此时观察到N板有两个亮斑。已知质子质量为m,电量为e,不计质子重力和相互作用力,求:
 小题1:此时I区的磁感应强度; 小题2:N板两个亮斑之间的距离.
参考答案: 小题1: 小题2:
本题解析:1)(5分)此时低速质子速度恰好与两场交界相切且与电场方向垂直,在磁场中运动半径为R1
? …………. 2分
? …………. 2分? 由①②得 ?…………. 1分? (2)(7分)高速质子轨道半径? ? 由几何关系知此时沿电场线方向进入电场,到达N板时与A点竖直高度差
? 低速质子在磁场中偏转距离

? 在电场中偏转距离
? 在电场中时间 ?, ?
? 由以上关系式 得亮斑PQ间距  
本题难度:一般
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