专题强化训练(十六) 带电粒子在复合场中的运动-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微练word（新教材新高考）

专题强化训练(十六)　带电粒子在复合场中的运动 一、单项选择题 1.如图所示,一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力),经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,粒子在磁场中转半个圆周后打在P点,测出OP距离为x,下列x-U图像可能正确的是 (　　) A　　　　B　　　　C　　　　D 解析　在加速电场中,由动能定理得qU=mv2,磁场中,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得r=,OP间距离x=2r=,m、q都一定,则由数学知识得到,x-U图像是开口向右的抛物线,B项正确。 答案　B 2.如图所示,在第一象限内有水平向右的匀强电场,电场强度大小E=。在第四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在该平面内有一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点以初速度v0沿y轴负方向射出,P点的坐标为(2d,d),粒子恰好能打到y轴上,不考虑粒子的重力,则匀强磁场的磁感应强度B的大小为 (　　) A. B. C. D. 解析　如图所示,粒子在电场中做类平抛运动,沿y轴负方向做匀速直线运动,有d=v0t,沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a==,则沿x轴正方向的位移x=at2=d,设射出电场时粒子的速度v方向与初速度v0方向的夹角为θ,根据类平抛运动的推论得tan θ=2=,则θ=60°,所以v==2v0,粒子在磁场中做匀速圆周运动,恰好打到y轴上时,轨迹与y轴相切,设粒子轨迹半径为r,根据几何关系得r+rcos 60°=2d+x,解得r=2d,粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=,解得B=,C项正确。 答案　C 二、多项选择题 3.如图所示,实线表示在竖直平面内的电场线,电场线与水平方向成α角,水平方向的匀强磁场与电场正交,有一带电液滴沿虚线L斜向上做直线运动,L与水平方向成β角,且α>β,则下列说法中正确的是 (　　) A.液滴一定做匀速直线运动 B.液滴有可能做匀减速直线运动 C.电场线方向一定斜向上 D.液滴可能带负电 解析　带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线方向的电场力F、垂直于速度方向的洛伦兹力f,带电液滴做匀速直线运动,不可能做曲线运动和匀变速直线运动,故A项正确,B项错误;若带电液滴带正电,且电场线方向斜向上时,带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线向上的电场力F、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力f作用,这三个力的合力可能为零,带电液滴沿虚线L做匀速直线运动;如果带电液滴带负电、或电场线方向斜向下时,带电液滴所受合力不为零,不可能沿直线运动,故液滴一定带正电,电场线一定沿斜面向上,故C项正确,D项错误。 答案　AC 4.一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动,重力不可忽略,已知圆的半径为r,电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B,重力加速度为g,则 (　　) A.该微粒带正电 B.带电微粒沿逆时针旋转 C.带电微粒沿顺时针旋转 D.微粒做圆周运动的速度为 解析　带电微粒在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,可知,带电微粒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,故可知带电微粒带负电荷,A项错误;磁场方向向外,洛伦兹力的方向始终指向圆心,由左手定则可判断微粒的旋转方向为逆时针,B项正确,C项错误;电场力和重力大小相等,得mg=qE,带电微粒在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动qvB=,联立得v=,D项正确。 答案　BD 5.如图所示,在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中,有一竖直足够长固定绝缘杆MN,小球套在杆上,已知小球的质量为m、电荷量为+q(q>0),电场强度为E,磁感应强度为B,小球与杆间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。小球由静止开始下滑直到稳定的过程中 (　　) A.小球的加速度一直减小 B.小球的机械能和电势能的总和保持不变 C.下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v= D.下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v= 解析　对小球受力分析如图所示,则mg-μ(qE-qvB)=ma,随着v的增加,小球的加速度先增大,当qE=qvB时,达到最大值am=g,继续运动mg-μ(qvB-qE)=ma,随着v的增大,a逐渐减小,A项错误;因为有摩擦力做功,小球的机械能与电势能总和在减小,B项错误;若小球的加速度在达到最大前达到最大加速度的一半,则mg-μ(qE-qvB)=m,解得v=;若小球的加速度在达到最大后达到最大加速度的一半,则mg-μ(qvB-qE)=m,解得v=,C、D两项正确。 答案　CD 6.如图,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值。静止的带电粒子所带电荷量为+q,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀