高中物理知识点大全《粒子在复合场中运动》高频考点强化练习（2020年最新版） - 高考物理题库

高中物理知识点大全《粒子在复合场中运动》高频考点强化练习（2020年最新版）(六)

2022-12-15 06:15:05 【大中小】

1、简答题空间存在水平方向互相正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E=10

?N/C，磁感应强度为B=1T，方向如图所示．有一个质量m=2.0×10-6?kg、带电荷量q=+2.0×10-6?C的粒子在空间做直线运动，试求其速度的大小和方向（g=10m/s2）．

参考答案：粒子在重力、电场力与磁场力作用下做匀速直线运动．粒子的受力如图所示．

qE=mgtanα?①
qvBcosα=mg?②
解①②得
v=20?m/s
α=60°?③
答：即粒子在竖直平面内的速度大小为20m/s，速度方向与电场方向成60°角斜向上．
注：粒子可以有垂直纸面的分速度，大小任意．

本题解析：

本题难度：一般

2、计算题如图所示，电源电动势E0=15V。内阻r0=1Ω，电阻R1=30Ω,R2=60Ω。间距d=0.2m的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场。闭合开关S，板间电场视为匀强电场，将一带正电的小球以初速度v=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx，忽略空气对小球的作用，取g=10m/s2。

小题1:当Rx=29Ω时，电阻R2消耗的电功率是多大？
小题2:若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为600，则Rx是多少？

参考答案：
小题1:0.6W
小题2:54Ω

本题解析：分析：（1）由电路图可知，R1与R2并联后与滑动变阻器串联，由串并联电路的性质可得出总电阻，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流及R2两端的电压，由功率公式P= U2/R可求得R2消耗的电功率；
（2）粒子做匀速圆周运动，则重力与电场力平衡；由牛顿第二定律可知洛仑兹力充当向心力；由几何关系可求得粒子运动的半径，联立可解得电容器两端的电压；由闭合电路欧姆定律可求得滑动变阻器的阻值．
解答：解：（1）闭合电路的外电阻为R=Rx+ R1R2/(R1+R2)=(29+30×60/(30+60))Ω=49Ω?①
根据闭合电路的欧姆定律I= E/(R+r0)= 15/(49+1)A=0.3A?②
R2两端的电压为U=E-Ir=（15-0.3×30）V=6V?③
R2消耗的功率为P2=U22/R2=62/60W=0.6W?④
电阻R2消耗的电功率为0.6W；
（2）小球进入电磁场做匀速圆周运动，则重力和电场力等大反向，洛仑兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，得
Bqv=m v2/R?⑤
U′2q/d=mg?⑥
联立⑤⑥化简得U′2= BRdg/v?⑦
小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°，根据几何关系得
R=d?⑧
联立⑦⑧并代入数据U′2= Bd2g/v=1×0.04×10/0.1
V=4V
干路电流为I′= U′2/R1+ U′2/R2=(4/30+4/60)A=0.2A?⑨
则滑动变阻器的电阻RX=(E0-U′2)/I′-r="((15-4)/" 0.2-1)Ω=54Ω；
要使小球进入板间做匀速度圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60°，Rx应为54Ω．
点评：本题为带电粒子在复合场中的运动与闭合电路欧姆定律的综合性题目，解题的关键在于明确带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，所受到的电场力一定与重力大小时相等方向相反，同时要注意几何关系的应用．

本题难度：一般

3、计算题（16分）在如图所示的直角坐标中，x轴的上方有与x轴正方向成45°角的匀强电场，场强的大小为E＝×104V/m。x轴的下方有垂直于xOy面的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B＝1×10－2T。把一个比荷为C/kg的正电荷从y轴上坐标为（0，1）的A点处由静止释放。电荷所受的重力忽略不计，求：
（1）电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间t；
（2）电荷在磁场中的偏转半径；
（3）电荷第三次到达x轴上的位置。

参考答案：（16分）解：（1）带电粒子沿电场方向做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：Eq=ma
到进入磁场的位移为?而?
代入数据得：s　（4分）
（2）射入磁场时的速度为：?方向与电场线方向相同
由?得m　（4分）
（3）第二次到达X轴的坐标为（-1，0）；设第三次到达X轴时与第二次到达轴的距离为L，由于射入电场时速度与电场方向垂直，做类平抛运动。
则有：?（4分）
解得L=8m
电荷第三次到达x轴上的点的坐标为（7，0）（4分）