高考物理一輪專題： 第39講 帶電粒子在復合場中的運動

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1、高考物理一輪專題： 第39講 帶電粒子在復合場中的運動姓名:_ 班級:_ 成績:_一、 單選題 (共9題；共19分)1. （2分） (2018高二下宣城期末) 如圖所示，速度選擇器中磁感應強度大小為 和電場強度大小為 ，兩者相互垂直。一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過速度選擇器后從狹縫 進入另一磁感應強度大小為 的勻強磁場，最后打在平板 的 上，不計粒子重力，則（ ）A . 速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里B . 通過狹縫 的帶電粒子速度為 C . 打在 處的粒子在磁場 中運動的時間都相同D . 帶電粒子打在平板 上的位置越靠近 ，粒子的比荷越大2. （2分） (2017高二上棗陽開學考)

2、 小球m用長為L的懸線固定在O點，在O點正下方 處有一個光滑釘子C，如圖所示，今把小球拉到懸線成水平后無初速度地釋放，當懸線成豎直狀態(tài)且與釘子相碰時，下列說法不正確的是（ ）A . 小球的速度突然增大B . 小球的角速度突然增大C . 小球的向心加速度突然增大D . 懸線的拉力突然增大3. （2分） (2019高二上應縣月考) 如圖所示，有界勻強磁場邊界線SPMN ， 速率不同的同種帶電粒子從S點沿SP方向同時射入磁場其中穿過a點的粒子速度v1與MN垂直；穿過b點的粒子速度v2與MN成60角，設粒子從S到A、B所需時間分別為t1、t2 ， 則t1t2為(重力不計)（ ） A . 13B . 4

3、3C . 11D . 324. （2分） (2018高二上黑龍江期末) 關于電和磁現(xiàn)象，以下說法中正確的是（ ） A . 日光燈正常工作時，鎮(zhèn)流器起著降壓限流作用B . 自感電動勢的方向總是與原電流方向相反C . 回旋加速器中的電場不僅使帶電粒子加速還使帶電粒子偏轉D . 變壓器可以改變交流流電壓也可以同時改變交流電的頻率5. （2分） (2016高二上盤錦期中) 如圖所示，質(zhì)量、速度和電量均不完全相同的正離子垂直于勻強磁場和勻強電場的方向飛入，勻強磁場和勻強電場的方向相互垂直離子離開該區(qū)域時，發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的速度方向并沒有發(fā)生偏轉如果再讓這些離子進入另一勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)離子束再分裂成幾

4、束這種分裂的原因是離子束中的離子一定有不同的（ ）A . 質(zhì)量B . 電量C . 速度D . 荷質(zhì)比6. （3分） (2017高二上石家莊期中) 如圖所示，一個帶負電的油滴以水平向右的速度v進入一個方向垂直紙面向外的勻強磁場B后，保持原速度做勻速直線運動，如果使勻強磁場發(fā)生變化，則下列判斷中正確的是（ ）A . 磁場B減小，油滴動能增加B . 磁場B增大，油滴機械能不變C . 使磁場方向反向，油滴動能減小D . 使磁場方向反向后再減小，油滴重力勢能減小7. （2分） (2019高二下北京期中) 平行板電容器兩板之間距離為d，接在電壓為U的電源上。現(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子，以速度v沿水

5、平方向射入兩板之間（粒子重力不計），如圖所示。若要使粒子能以速度v沿直線勻速穿過，則可以在兩板間加（ ） A . 磁感應強度大小B= ，方向向里的勻強磁場B . 磁感應強度大小B= ，方向向外的勻強磁場C . 磁感應強度大小B=Udv，方向向里的勻強磁場D . 磁感應強度大小B=Udv，方向向外的勻強磁場8. （2分） 設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，如圖所示，已知一離子在電場力和洛侖茲力的作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達B點時速度為零，C點是運動過程中的最低點，忽略重力不計，以下說法正確的是（ ）A . 這離子必帶負電荷B . 離子到達B點后，將沿原曲線返

6、回A點C . 離子在C點時速度最大D . A點和B點位于不同高度9. （2分） 運動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，運動方向會發(fā)生偏轉，這一點對地球上的生命來說有十分重要的意義。從太陽和其他星體發(fā)射出的高能粒子流，稱為宇宙射線，在射向地球時，由于地磁場的存在改變了帶電粒子的運動方向，對地球起到了保護作用，現(xiàn)有來自宇宙的一束電子流以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點，則這些電子在進入地球周圍的空間時將（ ）A . 相對于預定地點，稍向西偏轉B . 相對于預定地點稍向東偏轉C . 豎直向下沿直線射向地面D . 相對于預定地點，稍向北偏轉二、 多選題 (共4題；共12分)10. （3分） (2

7、018高三上河北期末) 如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b，相距為d，a、b間的電場強度為E，今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度v0豎直向上射入電場，當它飛到b板時，速度大小不變，而方向變?yōu)樗椒较?，且剛好從高度也為d的狹縫進入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場的場強大小為E，方向豎直向上，磁感應強度方向垂直紙面向里，磁場磁感應強度大小等于 ，重力加速度為g，則下列關于微粒運動的說法正確的是（ ） A . 微粒在ab區(qū)域的運動時間為 B . 微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，圓周半徑r2dC . 微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，運動時間為 D . 微粒在ab、bc區(qū)域中運動

8、的總時間為 11. （3分） (2019高二上安平月考) 空間存在平面直角坐標系xoy，在x0區(qū)域內(nèi)有垂直平面向外的勻強磁場，在第二象限內(nèi)有矩形OACD，OA= h，OD=2h。一個質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子（不計重力）從A點沿y軸正方向以某速度射入第二象限，經(jīng)t0時間后由D點進入磁場，又經(jīng)一段時間射出磁場又回到A點，現(xiàn)只改變粒子自A點出射速度大小至v，粒子經(jīng)過一段時間運動可經(jīng)過C點，則（ ） A . 勻強電場的場強大小為 B . 勻強磁場的磁感應強度大小為 C . 能使粒子以最短時間從A點運動至C點的初速度v= D . 能使粒子以最短時間從A點運動至C點的初速度v12. （3分） (20

9、19高二上渾源月考) 美國物理學家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，利用帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的特點，使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量如圖所示為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場的場強大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處由靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場中做勻速圓周運動對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是（ ） A . 帶電粒子每運動一周被加速一次B . P1P2P2P3C . 粒子能獲得的最大速度與D形盒的尺寸有關D . A、C板間的加速電場的方向需要做周期性的變化13. （3分） (

10、2019高二上天津期中) 一個帶正電的粒子（重力不計）穿過如圖所示的勻強磁場和勻強電場區(qū)域時，恰能沿直線運動，則欲使粒子向上偏轉應采用的辦法是（ ） A . 減小電場強度B . 增大電荷電荷量C . 減小入射速度D . 增大磁感應強度三、 綜合題 (共7題；共85分)14. （10分） (2019高二上撫順期中) 在近代物理實驗中，常用回旋加速器加速得到高速粒子流回旋加速器的結構如圖所示，D1、D2是相距很近的兩個處于勻強磁場中的半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在兩盒之間被電場加速設帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q，勻強磁場磁感應強度為B，D形盒的最大半徑為R，兩個

11、D形盒之間的距離為d，d遠小于R，D形盒之間所加交變電壓大小為U不計粒子的初速度及運動過程中質(zhì)量的變化，求： （1） 所加交變電壓的周期T； （2） 所加交變電壓的周期T； （3） 帶電粒子離開D形盒時的動能Ekm； （4） 帶電粒子離開D形盒時的動能Ekm； （5） 帶電粒子在回旋加速器磁場中運動的時間t1及在兩D形盒間電場中運動的時間t2，并證明粒子在電場中運動的時間可以忽略不計 （6） 帶電粒子在回旋加速器磁場中運動的時間t1及在兩D形盒間電場中運動的時間t2，并證明粒子在電場中運動的時間可以忽略不計 15. （10分） (2019河北模擬) 如圖，平面直角坐標系xOy內(nèi)，x0區(qū)域存在沿

12、x軸正方向的勻強電場E，x0區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度B=0.2T。一比荷 =5108C/kg的粒子，從點P(6cm，0)進入電場，初速度v0=8106m/s，方向沿y軸正方向，一段時間后經(jīng)點Q(0，16cm)進入磁場。粒子重力不計，求： （1） 勻強電場的電場強度E； （2） 粒子第一次回到電場時的位置坐標。 16. （10分） (2019辛集模擬) 如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)，以O點為原點建立平面直角坐標系xOy，x軸水平，y軸豎直。在第四象限內(nèi)有豎直向上的勻強電場，電場強度E=4l02 V/m。整個空間內(nèi)存在如圖乙所示周期性變化的勻強磁場.變化周期TB=4.0 s，取垂直x

13、Oy平面向里為磁場正方向。一比荷 =9.5l0-2 C/kg的帶正電微粒，在t1=0.4 s時刻，從坐標為(0，0.8 m)的A點以vo=4 m/s的速度沿x軸正向水平射出。取重力加速度g=10 m/s2 ， 取=3。求： （1） 微粒在t2 =0.8 s時刻坐標； （2） 從計時開始，微粒第二次通過x軸的時刻t3； （3） 微粒在t4 =4.2 s時刻速度大小。 17. （10分） (2018高二上浙江期中) 如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強電場和勻強磁場A板帶正電荷，B板帶等量負電荷，電場強度為E；磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度為B1.平行金屬板右側有一擋板M，中間有小孔O

14、，OO是平行于兩金屬板的中心線擋板右側有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B2.CD為磁場B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角45，OCa，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子（正負都有），自O點沿OO方向進入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運動，并進入勻強磁場B2中，不計粒子的重力，不考慮帶電粒子之間的相互作用，求： （1） 進入勻強磁場B2的帶電粒子的速度大??； （2） 能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值； （3） 絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度并要求標準畫圖 18. （15分） (2019高二下玉溪期中) 如圖所示為質(zhì)譜儀上的原理圖，M為粒子

15、加速器，電壓為U15000V；N為速度選擇器， 磁場與電場正交，磁感應強度為B10.2T，板間距離為d 0.06m；P為一個邊長為l的正方形abcd的磁場區(qū)，磁感應強度為B20.1T，方向垂直紙面向外，其中dc的中點S開有小孔，外側緊貼dc放置一塊熒光屏。今有一比荷為 的正離子從靜止開始經(jīng)加速后，恰好通過速度選擇器，從a孔以平行于ab方向進入abcd磁場區(qū)，正離子剛好經(jīng)過小孔S 打在熒光屏上。求： （1） 粒子離開加速器時的速度v； （2） 粒子離開加速器時的速度v； （3） 速度選擇器的電壓U2； （4） 速度選擇器的電壓U2； （5） 正方形abcd邊長l。 （6） 正方形abcd邊長l。

16、 19. （15分） (2018衡水模擬) 如圖所示，虛線M、N和熒光屏P相互平行，M、N間距和N、P間距均為L，M、N間有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B，N、P間有平行于紙面向下的勻強電場，在虛線M上的A點有一粒子源，可以在紙面內(nèi)向磁場內(nèi)各個方向射入質(zhì)量為m，電量為q的帶正電的粒子，初速度大小均為v0= ，勻強電場的電場強度大小E= 1B，C為熒光屏上的一點，AC連線垂直于熒光屏，不計粒子的重力，求： （1） 所有打在熒光屏上的粒子中，垂直電場線方向進入電場的粒子打在屏上的位置離C點的距離； （2） 所有打在熒光屏上的粒子中，垂直電場線方向進入電場的粒子打在屏上的位置離C點的距

17、離； （3） 在(1)問中所求的粒子從A點運動到熒光屏所用的時間及該粒子經(jīng)磁場電場偏轉后速度的偏向角。 （4） 在(1)問中所求的粒子從A點運動到熒光屏所用的時間及該粒子經(jīng)磁場電場偏轉后速度的偏向角。 20. （15分） (2019高二下廈門期中) 國家重大科學工程項目“EAST超導托卡馬克核聚變實驗裝置”實現(xiàn)了電子溫度超過5000萬度、持續(xù)時間達102秒的超高溫長脈沖等離子體放電，這是國際托卡馬克實驗裝置上電子溫度達到5000萬度持續(xù)時間最長的等離子體放電。該成果在未來聚變堆研究中具有里程碑意義，標志著我國在穩(wěn)態(tài)磁約束聚變研究方面繼續(xù)走在國際前列?！癊AST”部分裝置的簡化模型：要持續(xù)發(fā)生熱

18、核反應，必須把溫度高達幾百萬攝氏度以上的核材料約束在半徑分別為r1和r2的兩個同心圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，等離子體只在半徑為r1的圓形區(qū)域內(nèi)反應，環(huán)形區(qū)域存在著垂直于截面的勻強磁場。假設約束的核聚變材料只有氕核（ ）和氘核（ ），已知氕核（ ）的質(zhì)量為m，電量為q，兩個同心圓的半徑滿足 ，只研究在紙面內(nèi)運動的核子，不考慮核子間的相互作用，中子和質(zhì)子的質(zhì)量差異以及速度對核子質(zhì)量的影響。 （1） 兩個氘核（ ）結合成一個氦核（ ）時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出上述核反應方程； （2） 核聚變材料氕核（ ）和氘核（ ）具有相同的動能 ，為了約束從反應區(qū)沿不同方向射入約束區(qū)的核子，求環(huán)形磁場區(qū)域

19、所加磁場磁感應強度B滿足的條件； （3） 若環(huán)形磁場區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度為B0，氕核（ ）從圓心O點沿半徑方向以某一速度射入約束區(qū)，恰好經(jīng)過約束區(qū)的外邊界，求氕核（ ）運動的周期T。 第 16 頁 共 16 頁參考答案一、 單選題 (共9題；共19分)1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、6-1、7-1、8-1、9-1、二、 多選題 (共4題；共12分)10-1、11-1、12-1、13-1、三、 綜合題 (共7題；共85分)14-1、14-2、14-3、14-4、14-5、14-6、15-1、15-2、16-1、答案：略16-2、答案：略16-3、答案：略17-1、答案：略17-2、答案：略17-3、答案：略18-1、答案：略18-2、答案：略18-3、答案：略18-4、答案：略18-5、答案：略18-6、答案：略19-1、答案：略19-2、答案：略19-3、答案：略19-4、答案：略20-1、20-2、20-3、