【创新设计】2013-2014学年高中物理(粤教版)选修3-1：章末整合3

网络构建解密高考章末整合网络构建解密高考网络构建解密高考网络构建解密高考1．(2011·浙江)利用如图1所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子．图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()．图1网络构建解密高考A．粒子带正电B．射出粒子的最大速度为qBL＋3d2mC．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D．保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大网络构建解密高考解析由左手定则可判断粒子带负电，故A错误；由题意知：粒子的最大半径rmax＝L＋3d2、粒子的最小半径rmin＝L2，根据r＝mvqB，可得vmax＝qBL＋3d2m、vmin＝qBL2m，则vmax－vmin＝3qBd2m，故可知B、C正确，D错误．答案BC网络构建解密高考2．(2012·广东理综)质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图2中虚线所示．下列表述正确的是()．A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．洛伦兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间图2网络构建解密高考答案A解析由左手定则知M带负电，N带正电，选项A正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动且向心力F向＝F洛，即mv2r＝qvB得r＝mvqB，因为M、N的质量、电荷量都相等，且rM＞rN，所以vM＞vN，选项B错误；M、N运动过程中，F洛始终与v垂直，F洛不做功，选项C错误；由T＝2πmqB知M、N两粒子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时间均为T2，选项D错误．网络构建解密高考(1)只有洛伦兹力作用时，垂直射入磁场的粒子，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；(2)多个力作用下粒子做圆周运动时，必满足除洛伦兹力之外的力合力为零．网络构建解密高考3．(2012·浙江理综)如图3所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上．两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴．调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的M点．图3网络构建解密高考(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；(2)求磁感应强度B的值；(3)现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间的位置．为了使墨滴仍能到达下板M点，应将磁感应强度调至B′，则B′的大小为多少？解析(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，有qUd＝mg①由①式得：q＝mgdU②由于电场方向向下，电荷所受电场力向上，可知：墨滴带负电荷．③网络构建解密高考(2)墨滴垂直进入电、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有qv0B＝mv20R④考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径R＝d⑤由②、④、⑤式得B＝v0Ugd2⑥网络构建解密高考(3)根据题设，墨滴运动轨迹如图所示，设圆周运动半径为R′，有qv0B′＝mv20R′⑦由图示可得：R′2＝d2＋R′－d22⑧得：R′＝54d网络构建解密高考联立②、⑦、⑨式可得：B′＝4v0U5gd2答案(1)负电荷mgdU(2)v0Ugd2(3)4v0U5gd2网络构建解密高考(1)在磁场中带电粒子做匀速圆周运动，在匀强电场中运动的粒子做匀变速运动，如匀加速直线运动、类平抛运动等，满足的规律是牛顿运动定律或者动能定理．(2)在磁场中运动的带电粒子无论做什么运动，洛伦兹力永不做功．网络构建解密高考4．(2012·安徽理综)如图4所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角．现将带电粒子的速度变为v3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为()．A.12ΔtB．2ΔtC.13ΔtD．3Δt图4网络构建解密高考解析设带电粒子以速度v进入磁场做圆周运动，圆心为O1，半径为r1，则根据qvB＝mv2r，得r1＝mvqB，根据几何关系得Rr1＝tanφ12，且φ1＝60°.网络构建解密高考答案B当带电粒子以13v的速度进入时，轨道半径r2＝m·13vqB＝mv3qB＝13r1，圆心在O2，则Rr2＝tanφ22.即tanφ22＝Rr2＝3Rr1＝3tanφ12＝3.故φ22＝60°，φ2＝120°；带电粒子在磁场中运动的时间t＝φ360°T，所以Δt2Δt1＝φ2φ1＝21，即Δt2＝2Δt1＝2Δt，故选项B正确，选项A、C、D错误．网络构建解密高考解这类问题时要注意做到：(1)描述带电粒子运动轨迹示意图；(2)根据边界条件及几何关系，确定圆心、求半径；(3)利用半径公式、周期公式求运动的时间．