2020高考物理一轮总复习第九章磁场能力课2带电粒子在复合场中的运动练习(含解析)新人教版

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1、能力课2带电粒子在复合场中的运动一、选择题1.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看做是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160μV,磁感应强度的大小为0.04

2、0T.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(  )A.1.3m/s,a正、b负B.2.7m/s,a正、b负C.1.3m/s,a负、b正D.2.7m/s,a负、b正解析:选A 血液中正负离子流动时,根据左手定则,正离子受到向上的洛伦兹力,负离子受到向下的洛伦兹力,所以正离子向上偏,负离子向下偏,则a带正电,b带负电,故C、D错误;最终血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零,有q=qvB,所以血流速度v==m/s=1.3m/s,故A正确,B错误.2.(多选)如图所示,现有一质量为m、电荷量为q的带负电小球(可视为质点)用不可伸长的绝缘细线拴住,

3、细线的另一端系于O点,现加一竖直向下的匀强磁场(磁感应强度大小为B)和一匀强电场,使小球在水平面内以某角速度做匀速圆周运动,这时细线与竖直方向夹角为θ=30°,且细线张力恰好为零,不计空气阻力,则下列判断正确的是(  )A.小球运动的角速度ω=B.从上往下看,小球沿逆时针方向旋转C.若某时刻撤去磁场,小球做圆周运动的角速度ω′=D.若某时刻撤去磁场,小球做圆周运动的线速度减小解析:选AC 由题可知,细线上拉力为零,说明小球受到的电场力和重力平衡,洛伦兹力提供向心力,即Bqrω=mrω2,解得ω=,A正确;根据左手定则可知从上往下看,小球沿顺时针方

4、向旋转,B错误;若某时刻撤去磁场,重力和电场力仍平衡,线的拉力与速度方向垂直,拉力不做功,故小球在速度和细线拉力所在平面内做匀速圆周运动,并以O点为圆心,细线长为半径,所以有ω′L=ωr,依题意有r=Lsin30°,所以ω′=,C正确,D错误.3.(多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中正确的是(  )A.电势差UCD仅与材料有关B.若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差UCD<0C.

5、仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平解析:选BC 电势差UCD与磁感应强度B、电流强度I、材料有关,选项A错误;若霍尔元件的载流子是自由电子,由左手定则可知,电子向C侧面偏转,则电势差UCD<0,选项B正确;仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大,选项C正确;在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持竖直且东西放置,选项D错误.4.(多选)如图所示,一个质量为m,电荷量为q的带电小球从a点由静止开始自由下落,到达一竖直放置的平行金属板中轴线上的点P(P点与金属板上边缘等高)时,其

6、加速度大小恰为重力加速度大小g,它过电磁场区域,最后恰好从左侧金属板的下边缘离开电磁场区域.已知a点与P点之间的距离为h,两极板间的电压为U,板长为L,两极板间距为d,两板间匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,不计空气阻力,则下列说法正确的是(  )A.小球刚进入电磁场时电场力与磁场力大小相等B.小球一定带正电荷C.小球开始下落的高度h=D.小球离开电磁场时的速度大小为解析:选ACD 小球在P点受电场力、磁场力和重力的作用,因加速度大小恰为重力加速度大小g,可知电场力与磁场力大小相等,方向相反,选项A正确;设小球在P点的速度大小为v,

7、由机械能守恒定律可得mgh=mv2,又q=qBv,联立解得h=,选项C正确;因小球在电磁场中加速运动,所以小球经过P点后,它所受的洛伦兹力大于电场力,由小球从左侧金属板的下边缘离开电磁场可知,小球一定带负电荷,选项B错误;由功能关系得mv′2=mg(h+L)-qU,v′为小球离开电磁场时的速度大小,解得v′=,选项D正确.二、非选择题5.如图所示,带电荷量为+q、质量为m的物块从倾角为θ=37°的光滑绝缘斜面顶端由静止开始下滑,磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向外,求物块在斜面上滑行的最大速度和在斜面上运动的最大位移.(斜面足够长,取sin37°

8、=0.6,cos37°=0.8)解析:经分析,物块沿斜面运动过程中加速度不变,但随速度增大,物块所受支持力逐渐减小,最后离开斜面.所以,

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