2022版高考物理二轮复习专题三电场和磁场专题突破练10带电粒子在复合场中的运动.docx

1、专题突破练10带电粒子在复合场中的运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.(2022四川乐山调研)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示,已知离子P+在磁场中转过=30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+()A.在电场中的加速度之比为11B.在磁场中运动的半径之比为31C.在磁场中转过的角度之比为13

2、D.离开电场区域时的动能之比为132.(2022山西晋城一模)足够大的空间内存在着竖直向上的匀强磁场和匀强电场,有一带正电的小球在电场力和重力作用下处于静止状态。现将磁场方向顺时针旋转30,同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度(如图所示),则关于小球的运动,下列说法正确的是()A.小球做类平抛运动B.小球在纸面内做匀速圆周运动C.小球运动到最低点时电势能增加D.整个运动过程中机械能不守恒3.(2022湖北黄冈调研)如图所示直角坐标系xOy,P(a,-b)为第四象限内的一点,一质量为m、电荷量为q的负电荷(电荷重力不计)从原点O以初速度v0沿y轴正方向射入。第一次在整个坐标系内加垂直纸面向内的

3、匀强磁场,该电荷恰好能通过P点;第二次保持y0区域磁场不变,而将y0区域磁场不变,而将yt2,即第二次所用时间一定短些,故C正确;电荷通过P点时的速度,第一次与x轴负方向的夹角为,则有tan =R2-b2b=a2-b22ab;第二次与x轴负方向的夹角为,则有tan =b2R-R2-b2=a2b=a22ab,所以有tan tan ,电荷通过P点时的速度,第二次与x轴负方向的夹角一定大些,故D错误;故选AC。4.AC解析 带电小球在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,可知,带电小球受到的重力和电场力是一对平衡力,重力竖直向下,所以电场力竖直向上,与电场方向相反,故小球一定带负电荷,故A正确

4、;磁场方向向外,洛伦兹力的方向始终指向圆心,由左手定则可判断小球的旋转方向为逆时针,故B错误;由电场力和重力大小相等,得:mg=qE,带电小球在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为:r=mvqB,联立得:v=gBrE,故C正确;小球在做圆周运动的过程中,电场力要做功,洛伦兹力始终不做功,故D错误;故选AC。二、计算题(本题共4个小题,共76分)5.答案 (1)0B1d联立得:0B12a所以,粒子应射出电场后打到荧光屏上粒子在电场中做类平抛运动,设粒子在电场中的运动时间为t,竖直方向位移为y,水平方向位移为x,则水平方向有x=v0t竖直方向有y=qE2mt2代入数据得x=2ay设粒子最终打在荧

5、光屏上的点距Q点为H,粒子射出电场时与x轴的夹角为,则tan =vyvx=qEmxv0v0=2ya有H=(3a-x)tan =(3a-2y)2y当3a-2y=2y时,即y=98a时,H有最大值由于98a2a,所以H的最大值Hmax=94a,粒子射入磁场的位置为y=98a-2a=-78a。8.答案 (1)5 N/C10 m/s(2)22 s(3)0.25 J解析 (1)小球匀速直线运动时的受力如图所示,其所受的三个力在同一平面内,合力为零。电场力和重力的合力方向与水平方向成45,tan 45=mgqE。则E=mgq=10-2210-3 N/C=5 N/CqvB=q2E2+m2g2v=2mgqB=210-2210-322 m/s=10 m/s(2)根据运动的独立性,竖直方向做初速度vy0=22v,加速度为g的匀减速运动vy0=22v=gt,求得t=22 s。(3)颗粒再次回到与M点水平方向等高位置时,时间为2t=2 s在水平方向上的初速度vx0=22v水平方向获得的速度vx=22v+qEm2t,其中qE=mg。得vx=152 m/s竖直方向的速度vy=52 m/s。合速度v=105 m/s,动能Ek=12mv2=0.25 J。