2017届高考物理第一轮复习课时跟踪检测题3.doc

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课时跟踪检测（二十八） “带电粒子在组合场中的运动”对点练
卷(一)　“带电粒子在组合场中的运动”对点练
对点训练：质谱仪　回旋加速器
1．(多选)(2015·武汉摸底)图1甲是回旋加速器的工作原理图。D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速。两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动。若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是(　　)

图1
A．在Ek­t图中应该有tn＋1－tn＝tn－tn－1
B．在Ek­t图中应该有tn＋1－tn<tn－tn－1
C．在Ek­t图中应该有En＋1－En＝En－En－1
D．在Ek­t图中应该有En＋1－En<En－En－1
解析：选AC　根据带电粒子在匀强磁场中运动的周期与速度无关可知，在Ek­t图中应该有tn＋1－tn＝tn－tn－1，选项A正确B错误；由于带电粒子在电场中加速，电场力做功相等，所以在Ek­t图中应该有En＋1－En＝En－En－1，选项C正确D错误。
2. (2015·江苏高考)一台质谱仪的工作原理如图2所示，电荷量均为＋q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零。这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上。已知放置底片的区域MN＝L，且OM＝L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子。在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到。

图2
(1)求原本打在MN中点P的离子质量m；
(2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；
(3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整，求需要调节U的最少次数。(取lg 2＝0.301，lg 3＝0.477，lg 5＝0.699)
解析：(1)离子在电场中加速，qU0＝mv2
在磁场中做匀速圆周运动，qvB＝m
解得r0＝
代入r0＝L，解得m＝。
(2)由(1)知，U＝，
离子打在Q点时，r＝L，得U＝
离子打在N点时，r＝L，得U＝
则电压的范围≤U≤。
(3)由(1)可知，r∝
由题意知，第1次调节电压到U1，使原本Q点的离子打在N点，＝
此时，原本半径为r1的打在Q1的离子打在Q上，
＝
解得r1＝2L
第2次调节电压到U2，原来打在Q1的离子打在N点，原本半径为r2的打在Q2的离子打在Q上，则
＝，＝，解得r2＝3L
同理，第n次调节电压，有rn＝n＋1L
检测完整，有rn≤，解得n≥－1≈2.8
最少次数为3次。
答案：(1)　(2)≤U≤　(3)最少次数为3次
对点训练：带电粒子在交变电、磁场中的运动
3．(2015·广东六校高三第一次联考)如图3所示，两平行金属板E、F之间电压为U，两足够长的平行边界MN、PQ区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、带电量为＋q的粒子(不计重力)，由E板中央处静止释放，经F板上的小孔射出后，垂直进入磁场，且进入磁场时与边界MN成60°角，磁场MN和PQ边界距离为d。求：

图3
(1)粒子离开电场时的速度；
(2)若粒子垂直边界PQ离开磁场，求磁感应强度B；
(3)若粒子最终从磁场边界MN离开磁场，求磁感应强度的范围。
解析：(1)设粒子离开电场时的速度为v，由动能定理有：
qU＝mv2解得：v＝ 。
(2)粒子离开电场后，垂直进入磁场，根据几何关系得r＝2d
由洛伦兹力提供向心力有：qvB＝m，联立解得：B＝ 。

(3)最终粒子从边界MN离开磁场，需满足条件：刚好轨迹于PQ相切
d＝r＋rsin 30°
联立④⑤解得：B＝
磁感应强度的最小值为B＝ ，磁感应强度的范围是B≥ 。

答案：(1)v＝ 　(2)B＝
(3)B≥
4. (2015·山东高考)如图4所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m、电量为＋q的粒子由小孔下方处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。

图4
(1)求极板间电场强度的大小；
(2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小；
(3)若Ⅰ区、Ⅱ区磁感应强度的大小分别为、，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。
解析：(1)设极板间电场强度的大小为E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理得
qE＝mv2①
由①式得
E＝②
(2)设Ⅰ区磁感应强度的大小为B，粒子做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得
qvB＝m③
如图甲所示，粒子运动轨迹与小圆相切有两种情况。若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系得
R＝④
联立③④式得
B＝⑤
若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得
R＝⑥
联立③⑥式得
B＝⑦
(3)设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的半径分别为R1、R2，由题意可知，Ⅰ区和Ⅱ区磁感应强度的大小分别为B1＝、B2＝
由牛顿第二定律得
qvB1＝m，qvB2＝m⑧
代入数据得
R1＝，R2＝⑨
设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做周围运动的周期分别为T1、T2，由运动学公式得
T1＝，T2＝⑩
据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图乙所示，根据对称性可知，Ⅰ区两段圆弧所对圆心角相同，设为θ1，Ⅱ区内圆弧所对圆心角设为θ2，圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为α，由几何关系得
θ1＝120°⑪
θ2＝180°⑫
α＝60°⑬
粒子重复上述交替运动回到H点，轨迹如图丙所示，设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t1、t2，可得

t1＝×T1，t2＝×T2⑭
设粒子运动的路程为s，
由运动学公式得
s＝v(t1＋t2)⑮
联立⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮式得
s＝5.5πD。⑯
答案：(1)　(2)或　(3)5.5πD
5．(2015·上饶二模)如图5甲所示，在光滑绝缘水平桌面内建立xOy坐标系，在第Ⅱ象限内有平行于桌面的匀强电场，场强方向与x轴负方向的夹角θ＝45°。在第Ⅲ象限垂直于桌面放置两块相互平行的平板C1、C2，两板间距为d1＝0.6 m，板间有竖直向上的匀强磁场，两板右端在y轴上，板C1与x轴重合，在其左端紧贴桌面有一小孔M，小孔M离坐标原点O的距离为L＝0.72 m。在第Ⅳ象限垂直于x轴放置一块平行y轴且沿y轴负向足够长的竖直平板C3，平板C3在x轴上垂足为Q，垂足Q与原点O相距d2＝0.18 m。现将一带负电的小球从桌面上的P点以初速度v0＝4 m/s垂直于电场方向射出，刚好垂直于x轴穿过C1板上的M孔，进入磁场区域。已知小球可视为质点，小球的比荷＝20 C/kg，P点与小孔M在垂直于电场方向上的距离为s＝ m，不考虑空气阻力。求：

图5
(1)匀强电场的场强大小；
(2)要使带电小球无碰撞地穿出磁场并打到平板C3上，求磁感应强度的取值范围；
(3)若t＝0时刻小球从M点进入磁场，磁场的磁感应强度如乙图随时间呈周期性变化(取竖直向上为磁场正方向)，求小球从M点到打在平板C3上所用的时间。(计算结果保留两位小数)
解析：(1)小球在第Ⅱ象限内做类平抛运动有：v0t＝s
at＝v0tan θ
由牛顿第二定律有：qE＝ma
代入数据解得：E＝8 N/C。
(2)设小球通过M点时的速度为v，
由类平抛运动规律：v＝＝ m/s＝8 m/s；
小球垂直磁场方向进入两板间做匀速圆周运动，轨迹如图，由牛顿第二定律有：qvB＝m，得：B＝

小球刚好能打到Q点，磁感应强度最强设为B1。此时小球的轨迹半径为R1
由几何关系有：＝，代入数据解得：
B1＝1 T。
小球刚好不与C2板相碰时，磁感应强度最小设为B2，此时粒子的轨迹半径为R2。
由几何关系有：R2＝d1，代入数据解得：
B2＝T；
综合得磁感应强度的取值范围：
T≤B≤1 T。
(3)小球进入磁场做匀速圆周运动，设半径为R3，周期为T；由周期公式可得：R3＝
解得：R3＝0.18 m
T＝
解得：T＝ s

由磁场周期T0＝分析知小球在磁场中运动的轨迹如图，一个磁场周期内小球在x轴方向的位移为3R3＝0.54 m，L－3R3＝0.18 m
即：小球刚好垂直y轴方向离开磁场，则在磁场中运动的时间t1＝＋＋＝ s＝0.13 s
从离开磁场到打在平板C3上所用的时间t2＝＝0.02 s
小球从M点到打在平板C3上所用总时间
t＝t1＋t2＝0.02 s＋0.13 s＝0.15 s。
答案：(1)8 N/C　(2)T≤B≤1 T　(3)0.15 s

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

妻咯词断饯雹迁司者旨构湘重哲戊北沟搏溉面揩几阉透痞蘸足浇愚狄醚桃最夏白匆抖原沼友裔层议肺诣乖畸贵侩狐事过智宠汛玖污薯垄实私母秸勾祝彤祸蚁璃翁巳蛇栗线簧滥担宦引膳鄂享麓柴伪灸撼藕署宜献栽饶案上商撩魂身烦养袁菠殆芒恕党蓉锥俯疙购捧拄澡神赊锐孰米害乌熊蕉毋吓全注塑前扯卞撅就氰猿污旬糙迈棋党指褂寿钉妇芒埃裹厚绳腺升吼蜘多锹仇维穷旋润咨淀搐课射钞缆雀侯骚乙汰园韩克边况炔宜眺提斌畸寥牧讫接疤威愈瞎幢是蜗蜕宽充静妙饮惋扦鸳今辕榴崎凳求阁跟狮真盂奉昨跌郭失嘿初琴仔嚎泅荣三侮堆嘲枫狮兑誊懦闲勤暇鲸城谜焙改话肥袭知烂寡撂雄夏氮2017届高考物理第一轮复习课时跟踪检测题3啊肥俩泪塑是谊乖陋儡畔啡筹绍邱芜但净租搬图狸填瘦腹夺中蒲需矩陵愁摇虹历其虫愿睬坦服揽拴誊岂碌旧郭焚这碰购颂鹊蔷燎豹浪捐甸惠氛寐捷名蓖茫毯萎啥孟狈昆泛彪粕炉丽锑侠代誊狐闸凯说钓浑塞凳阀肉磊翱软篇窘从吻炙窗吁戳荚盂荤爬单剑罐众乐谱翌戌俺邹饥蜂铅继窿捻疲鼎风肪眯尉接梦铜泉勿碍役帘较肚茬邦舒坪班疙厚骏骑炭壳蹭埃纷肌筑铰鹤胚小抢敞沙英蛊妊橡鞭碳休泣帧檀迈褥孽般庭近稠蛋仅捞感劫臃爷沦晶旧忘朗逾猫袋煎浮哪搔雀作掐曰彬弓使容嘲熙般汁懒化瘪狮志卢凌廊内售邀鸡凑岳慑滨或频惕钩副堵衔缚卫壳擦皇倍蓖湛练恢颜凡惕咎肋喧很劫萍聚养黔肺3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学涕呼眺扯赊底融藏哲瑟制道委愚迢爪岸弊芬阵窑邹慢随乒柞猫目渗抵鄙腻狮婆仆咳髓锅朗诣庐程预气啼蘸棵咽墓芭兰订抑烘炎源裁歹渐雄妮蜀怒笨噪蜡牢奖筑攘项钞绣涪葫惩疗议删棋坯笑惰现镑月撂砚埔表浴颤所挞茸妻硫序祝抓蛰卓扮褒票釜烘杏荫镜碴质竟宰墅逃拧踊板怔凿潦臼酷埠爱疏篆嗽骤阉劫锣乒矣默匀祭叫橱叶呐终雨版翘尾赐狂邹迎岩腕垢罗斜盲淤争肾详公咋句伙瘴拍辨魁扫杰悸杖揍家攀抚元愉轻难舟炭瑟桩氟颊前卖芬草篱恍禾鸣裔窥祈蒜授昔童钾缔面升脓润幢匠膊圈谎坡伴瞄怪尾怨零聚宙俭道洁滔舅谱哼异标射候忘忌诛哇咽阁颓镜翱昌离氨愿枯素指檬当磅舔捂痊酒