【物理】2020届一轮复习人教版吃透“三场特性”探秘复合场中的运动问题课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版吃透“三场特性”探秘复合场中的运动问题课时作业

‎2020届一轮复习人教版 吃透“三场特性”探秘复合场中的运动问题 课时作业 ‎1.如图所示，在竖直向下的匀强电场E中，一带电油滴在电场力和重力的作用下，沿虚线所示的运动轨迹从a运动到b。若油滴在运动过程中动能和重力势能之和为E1，重力势能和电势能之和为E2，则E1、E2的变化情况是(　　)‎ A．E1增加，E2增加　　　 B．E1增加，E2减小 C．E1不变，E2减小 D．E1不变，E2不变 解析：选B　根据题图所示的运动轨迹可知，油滴带负电，受到向上的电场力大于重力，合力做正功，动能增加，所以油滴在运动过程中电势能和重力势能之和E2减小，电场力做正功，电势能减小，所以重力势能和动能之和E1增加，B正确。‎ ‎2.(2018·全国名校模拟)如图所示，表面光滑的绝缘细杆倾斜固定放置，Q点处固定一点电荷。一带电小圆环套在该绝缘细杆上，从细杆上P点处由静止释放，沿细杆上滑到O点时静止。带电小圆环可视为点电荷，则(　　)‎ A．小圆环所带电荷和固定点电荷一定是同种电荷 B．小圆环所带电荷和固定点电荷一定是异种电荷 C．小圆环上滑过程中，电势能不变 D．小圆环上滑过程中，电势能增大 解析：选A　小圆环从P点由静止释放，沿细杆上滑到O点时静止，说明固定点电荷与小圆环之间为排斥力，A项正确，B项错误；排斥力使小圆环沿细杆上滑，电场力做正功，电势能减小，C、D项错误。‎ ‎3.(2018·自贡模拟)如图所示，两竖直平行板间同时存在匀强电场和匀强磁场，电场的电场强度大小为E、方向水平向左，磁场的磁感应强度大小为B、方向与电场垂直且水平向里。一带正电液滴以竖直向下的初速度v0＝进入电、磁场区域，最终能飞出该区域。则带电液滴在电、磁场区域中(　　)‎ A．做匀速直线运动 B．做匀变速曲线运动 C．运动速度逐渐减小 D．机械能逐渐减小 解析：选D　带电液滴进入电、磁场中时，由题意可知，带电液滴受电场力、重力、洛伦兹力，电场力等于洛伦兹力，所以重力使其做加速运动，随着速度的增大，洛伦兹力的大小增大，方向随速度方向的变化而变化，所以带电液滴将向右做变加速曲线运动，故A、B错误；由题意可知，带电液滴向右偏离并射出电、磁场，则运动速度逐渐增大，故C错误；由上述分析可知，电场力做负功，电势能增加，则机械能减小，故D正确。‎ ‎4．(2019届高三·黄冈中学模拟)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具。如图所示铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝S2，最后从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子，且GF＝ R。则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)(　　)‎ A. B. C. D. 解析：选C　粒子进入匀强磁场的运动轨迹如图所示。设粒子被加速后获得的速度为v，由动能定理有，qU＝mv2，由几何关系可得，粒子在磁场中做圆周运动的偏转角θ＝60°，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r＝，又Bqv＝m，解得＝，故C 正确。‎ ‎5．[多选]如图所示，带等量异种电荷的平行金属板a、b处于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。不计重力的带电粒子沿OO′方向从左侧垂直于电、磁场射入，从右侧射出a、b板间区域时动能比射入时小；要使粒子射出a、b板间区域时的动能比射入时大，可采用的措施是(　　)‎ A．适当减小两金属板的正对面积 B．适当增大两金属板间的距离 C．适当减小匀强磁场的磁感应强度 D．使带电粒子的电性相反 解析：选AC　粒子在电、磁场中，动能逐渐减小，说明电场力做负功，因洛伦兹力不做功，则电场力小于洛伦兹力，若减小两金属板的正对面积，场强E＝，S减小，Q不变，E增大，电场力变大，当电场力大于洛伦兹力时，粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，射出时动能变大，A项正确；当增大两金属板间的距离时，场强不变，B项错误；当减小磁感应强度时洛伦兹力减小，可能小于电场力，粒子可能向电场力方向偏转，电场力做正功，射出时动能变大，C项正确；当改变粒子电性时，其所受电场力、洛伦兹力大小不变，方向均反向，所以射出时动能仍然减小，D项错误。‎ ‎6．[多选](2018·全国名校模拟)如图所示，区域Ⅰ中有正交的匀强电场和匀强磁场，区域Ⅱ中只有匀强磁场，不同的离子(不计重力)从左侧进入两个区域，在区域Ⅰ中都没有发生偏转，在区域Ⅱ中做圆周运动的轨迹都相同，则关于这些离子说法正确的是(　　)‎ A．离子一定都带正电 B．这些离子进入区域Ⅰ的初速度相等 C．离子的比荷一定相同 D．这些离子的初动量一定相同 解析：选BC　由题意知，不同的离子通过区域Ⅰ时都不偏转，说明受到的电场力与洛伦兹力相等，即Eq＝B1qv，故离子的初速度相等，若为正离子，则电场力向下，洛伦兹力向上；若为负离子，则电场力向上，洛伦兹力向下，选项A错误，B正确；不同的离子进入区域Ⅱ后，其偏转半径相同，由公式R＝可知，它们的比荷相同，选项C正确；由于离子的质量不一定相等，所以无法判断初动量是否相等，选项D错误。‎ ‎7.如图所示为一种获得高能粒子的装置——环形加速器，环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为＋q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为＋U，B板电势仍保持为零，粒子在两极板间的电场中加速。每当粒子离开电场区域时，A板电势又降为零，粒子在电场中一次次加速，动能不断增大，而在环形区域内绕行半径不变(设极板间距远小于R)。下列关于环形加速器的说法正确的是(　　)‎ A．环形区域内的磁感应强度大小Bn与加速次数n之间的关系为＝ B．环形区域内的磁感应强度大小Bn与加速次数n之间的关系为＝ C．A、B板之间的电压可以始终保持为U D．粒子每次绕行一圈所需的时间tn与加速次数n之间的关系为＝ 解析：选B　因粒子每绕行一圈，其增加的能量为qU，所以绕行第n圈时获得的总动能为mvn2＝nqU，得第n圈的速度vn＝ 。在磁场中，由牛顿第二定律得qBnvn＝m，解得Bn＝ ，所以＝ ，A项错误，B项正确；如果A、B板之间的电压始终保持为U，粒子在A、B两极板之间飞行时，电场对其做功qU，从而使之加速，在磁场内飞行时，电场又对粒子做功－qU ‎，从而使之减速，粒子绕行一周电场对其所做总功为零，动能不会增加，达不到加速效果，C项错误；根据t＝得tn＝2πR，得＝ ，D项错误。‎ ‎8．[多选](2018·北京燕博园模拟)如图甲所示，一质量m＝‎0.5 kg、电荷量q＝＋1×‎ ‎10－‎2 C的物块静止在绝缘的粗糙水平面上，在物块所在的足够大的空间内，加一与水平方向夹角θ＝37°、斜向右下方的匀强电场，电场强度E＝1×103 V/m。物块在电场力的作用下开始运动，物块运动后还受到空气阻力，其大小与速度的大小成正比。物块的加速度a与时间t的关系如图乙所示。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取‎10 m/s2。以下判断正确的是(　　)‎ A．物块与水平面间的动摩擦因数为 B．t＝2 s时物块的动能为56.25 J C．t＝3 s时物块受到的空气阻力为5 N D．前5 s内合外力对物块做的功为100 J 解析：选ABD　由题图乙可知，t＝0时物块的加速度a0＝‎10 m/s2，且t＝0时物块受到的空气阻力为零，对物块进行受力分析可得，Eqcos θ－μ(mg＋Eqsin θ)＝ma0，解得μ＝，故A选项正确；t＝2 s时物块的速度由题图乙中图线与坐标轴围成的面积可得，v＝×2×‎ ‎(10＋5)m/s＝‎15 m/s，物块的动能Ek＝mv2＝56.25 J，故B选项正确；由题图乙可知t＝3 s时物块的加速度大小a1＝‎2.5 m/s2，对物块进行受力分析可得，Eqcos θ－μ(mg＋Eqsin θ)－Ff＝ma1，解得Ff＝3.75 N，故C选项错误；由题图乙可知t＝4 s时物块的加速度减为零，此后物块做匀速直线运动，由题图乙中图线与坐标轴围成的面积可得，物块的最大速度vm＝‎ ‎20 m‎/s，由动能定理可知，合外力对物块做的功等于物块动能的变化量，即W＝ΔEk＝mvm2＝100 J，故D选项正确。‎ ‎9．[多选]质量为m、电荷量为q的带正电小球(可视为质点)，从倾角为θ的粗糙绝缘斜面(动摩擦因数μ0)的小球由轨道左端A无初速度滑下，当小球滑至轨道最低点C时，给小球再施加一始终水平向右的外力F，使小球能以保持不变的速率滑过轨道右侧的D点。若小球始终与轨道接触，重力加速度为g，则下列判断正确的是(　　)‎ A．小球在C点受到的洛伦兹力大小为qB B．小球在C点对轨道的压力大小为3mg＋qB C．小球从C到D的过程中，外力F的大小保持不变 D．小球从C到D的过程中，外力F的功率逐渐增大 解析：选AD　小球从A点运动到C点的过程中只有重力做功，根据动能定理得 mgR＝mv2，解得v＝，故小球在C点受到的洛伦兹力大小为F洛＝qBv＝qB ‎，故A正确；由左手定则可知，小球向右运动到C点时受到的洛伦兹力的方向向上，则有 N＋qvB－mg＝，解得N＝3mg－qB，故B错误；小球从C到D的过程中速率不变，由受力分析得mgsin θ＝Fcos θ，速度方向与水平方向夹角θ变大，重力沿切线方向的分力增大，所以水平外力F的大小增大，故C错误；小球从C到D的过程中，速率不变，而洛伦兹力和支持力不做功，所以外力F的功率与小球克服重力做功的功率大小相等，由运动的合成与分解可知，小球从C向D运动的过程中，竖直方向的分速度越来越大，所以小球克服重力做功的功率增大，外力F的功率也增大，故D正确。‎