2009届高考物理二轮复习资料专题三3.3复合场(一)

1本资料来源于《七彩教育网》复合场（一）例1如图3-9所示，在x轴上方有一匀强电场，场强大小为E，方向竖直向下，在x轴下方有一匀强磁场，磁感强度为B，方向垂直纸面向里．在x轴上有一点p，离原点距离为a，现有一带电量为正q，质量为m的粒子，从静止开始释放后，能经过p点，试讨论释放点坐标x、y应满足什么关系？（E、B均在x0区域，粒子重力不计）例2如3-10图，abcd是一个正方形的盒子，在ad边的中点有一小孔e，盒子中存在着沿ad方向的匀强电场，场强大小为E，一粒子源不断地从a处的小孔沿ab方向向盒内发射相同的带电粒子，粒子的初速度为v0，经电场作用后恰好从e处的小孔射出，现撤去电场，在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B(图中未画出)，粒子仍恰好从e孔射出(带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计)．问：⑴所加的磁场的方向如何?⑵电场强度E与磁感应强度B的比值为多大?例3如图3-11所示，在相互垂直的水平匀强电场和水平匀强磁场中，有一竖直固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电量为q，P与杆间的动摩擦因数为μ，电场强度为E，磁感强度为B，小球由静止时开始下滑，设电场、磁场区域足够大，杆足够长，求：⑴当下滑加速度为最大加速度一半时的速度．⑵当下滑速度为最大下滑速度一半时的加速度．例4如图3-12所示，一束具有各种速率的两种质量数不同的一价铜离子，水平地经过小孔S1射入互相垂直的匀强电场（E＝1.0×105V/m）和匀强磁场（B1＝0.4T）区域，问：速度多大的一价铜离子，才能通过S1小孔正对的S2小孔射入另一匀强磁场（B2＝0.5T）中，如果这些一价铜离子在匀强磁场B2中发生偏转后，打在小孔S2正下方的照相底片上，感光点到小孔S2的距离分别为0.654m和0.674m，那么对应的两种铜离子的质量数各为多少？假设一个质子的质量mp是1.66×10－27kg，不计重力．EOyxBP图3-9B2B1S2S1v图3-12BPE图3-11aebdEv0图3-1023.3复合场（一）1．在平行金属板间，有如图3-3-1所示的相互正交的匀强电场的匀强磁场．α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的答案有：A．不偏转B．向上偏转C．向下偏转D．向纸内或纸外偏转⑴若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，将()⑵若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，将()⑶若质子以大于的v0速度，沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入，将()⑷若增大匀强磁场的磁感应强度，其它条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两板正中央射入时，将()2．如图3-3-2所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零．C点是运动的最低点，以下说法中正确的是（ABD）A．液滴一定带负电B．液滴在C点动能最大C．液滴受摩擦力不计，则机械能守恒D．液滴在C点的机械能最小3．如图3-3-3，在正交的匀强电磁场中有质量、电量都相同的两滴油．A静止，B做半径为R的匀速圆周运动．若B与A相碰并结合在一起，则它们将(B)A．以B原速率的一半做匀速直线运动B．以R/2为半径做匀速圆周运动C．R为半径做匀速圆周运动D．做周期为B原周期的一半的匀速圆周运动4．有一带电量为q，重为G的小球，由两竖直的带电平行板上方自由落下，两板间匀强磁场的磁感强度为B，方向如图3-38，则小球通过电场、磁场空间时：(A)A．一定作曲线运动B．不可能作曲线运动C．可能作匀速运动D．可能作匀加速运动5．足够长的光滑绝缘槽，与水平方向的夹角分别为α和β（α＜β＝，如图3-3-4所示，加垂直于纸面向里的磁场，分别将质量相等，带等量正、负电荷的小球a和b，依次从两斜面的顶端由静止释放，关于两球在槽上的运动，下列说法中正确的是()A．在槽上a、b两球都做匀加速直线运动，aa＞abB．在槽上a、b两球都做变加速直线运动，但总有aa＞abC．a、b两球沿直线运动的最大位移分别为Sa、Sb，则Sa＜SbD．a、b两球沿槽运动的时间分别为ta、tb，则ta＜tb6．如图3-3-5所示，一个质量为m的带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，那么该液滴()A．一定带正电，且沿逆时针方向转动B．一定带负电，且沿顺时针方向转动C．一定带负电，绕行方向不明D．带什么电，绕行方向不确定7．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）．为了简化，假设流量计是如图3-40所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为，v0图3-3-1baαβ图3-3-4R图3-3-6图3-4-7BAC图3-3-2图3-3-5BAR图3-3-3E3图3-3-10不计电流表的内阻，则可求得流量为()A．)(acbRBIB．)(cbaRBIC．)(bacRBID．)(abcRBI8．如3-3-8图，光滑绝缘细杆MN处于竖直平面内，与水平面夹角为37°，一个范围较大的磁感强度为B的水平匀强磁场与杆垂直，质量为m的带电小球沿杆下滑到图中的P处时，向左上方拉杆的力为0.4mg，已知环带电量为q．求⑴环带何种电荷？⑵环滑到P处时速度多大？⑶在离P多远处环与杆之间无摩擦力作用？9．在真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场，如图3-3-9所示，有甲、乙两个均带负电的油滴，电量分别为q1和q2，甲原来静止在磁场中的A点，乙在过A点的竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动．如果乙在运动过程中与甲碰撞后结合成一体，仍做匀速圆周运动，轨迹如图所示，则碰撞后做匀速圆周运动的半径是多大？原来乙做圆周运动的轨迹是哪一段？假设甲、乙两油滴相互作用的电场力很小，可忽略不计．10．由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流．海流中蕴藏着巨大的动力资源．据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109Kw．早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电，因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流作定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来．目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1500kW的磁流体发电机．如图3-3-10所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板M、N水平放置浸没在海水里，金属板面积均为S=1×103m2，板间相距d=100m，海水的电阻率m25.0．在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度v=5m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差．（1）达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高？（2）由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少（3）若用此发电装置给一电阻为20的航标灯供电，则在8h内航标灯所消耗的电能为多少？11．如图3-3-11，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d，外筒的外半径为r0，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B．在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场．一质量为m，带电量为+q的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发，初速成为零，如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两极之间的电压U应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）3.3复合场（一）例1．讨论：⑴ax没有可能通过P；⑵ax，0y，沿直线直接通过P；⑶ax0，y满足MN图3-3-8ba+qdc图3-3-11ABMBNBEBD图3-3-94221mvqEy，RmvqvB2，nRxa2时，粒子通过P点．从而得mEnxaqBy22228)(，n=1,2,3,…例2．⑴由题意可判知粒子带正电,欲在磁场中向下偏转,故由左手定则判知所加磁场应垂直面向外.⑵加电场时,粒子做类平抛运动,设盒子边长为L,粒子质量O为m，带电量为q,则有,222200000qEmLvmFLvaLvtvtvL得：E=qLmv208；当加磁场时，如图由几何知识得（L－r）2+(2L)2=r2得r=0005,58,,85vBEqLmvBqBmvrL故得又因例3．⑴小球刚开始下滑时速度较小，qEqvB受力分析如图：maqvBqEmg)(．．．．．．．．．．．．．．．．．．．①当qEqvB时a达最大为gam随v的增大，qEqvB，小球受力如右图所示．则maqEBqEmg)(．．．．．．．．．．．．．．．．．．②所以在a达到am之前，当maa21时，速度为qBmgqEv221（条件：qEmg2）在a达到am之后，当maa21时，速度为qBmgqEv22⑵在a达到am后，随着v增大，a减小，当a=0时v=vm，由②式可得qBqEmgvm设在a到达am之前，有2mvv，则由①式解得此时加速度为mqEmgga2因为qEmg故ga这与题设矛盾，说明maa之前速度不可能达到最大速度的一半．则将2mvv代入②式可解得mqEmga2例4．从速度选择器中能通过小孔S2的离子，应满足1qvBqE，5105.2v（m/s）．在偏转磁场中22qBmvd，所以vdqBm22,质量数vmdqBmmMpp22，将654.01dm代入，得M1＝63．将674.02dm代入，得M2＝65．练习答案：1．⑴A；⑵A；⑶B；⑷C2．ABD3．B4．A5．ACD6．B7．A8．⑴负电⑵37cos4.01mgmgBqvqBmgv2.11⑶37cos2mgBqvsgvv37sin2222122232Bqgms9．甲、乙两油滴受重力和电场力应当等值反向，碰撞前后油滴在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动．碰撞前乙的轨道半径Bqvmr222，碰撞后整体的轨道半径Bqqvmmr)()(2121．根据动rOL/2LrqvBmgNfqEqvBmgNfqEABMBNBEBD5量守恒定律，vmmvm)(2122，rqqqr212，rr．因此圆弧DMA是原来乙做匀速圆周运动的轨迹．10．⑴N板电势高⑵电动势50BvdEV025.0sdr⑶62106.3)(RtrREWJ11．带电粒子从S出发，在两筒之间的电场力作用下加速，沿径向穿出a而进入磁场区，在洛化兹力作用下做匀速圆周运动．粒子再回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝b．只要穿过了b，粒子就会在电场力作用下先减速，再反向加速，经b重新进入磁场区．然后，粒子将以同样方式经过c、d，再经过a回到S点．设粒子射入磁场区的速度为v，根据能量守恒，有①设粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径为R，由洛仑兹力公式和牛顿定律得②由前面分析可知，要回到S点，粒子从a到b必经过3/4圆周，所以半径R必定等于筒的外半径r0，即③由以上各式解得④本资料来源于《七彩教育网》