2020年高考物理一輪專題： 第39講 帶電粒子在復合場中的運動

2020年高考物理一輪專題： 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） (2017高二上中衛(wèi)期末) 帶電油滴以水平速度v0垂直進入磁場，恰做勻速直線運動，如圖所示，若油滴的質(zhì)量為m，磁感應強度大小為B，則下述說法正確的是（ ）A . 油滴必帶正電荷，電荷量為 B . 油滴必帶正電荷，比荷 = C . 油滴必帶負電荷，電荷量為 D . 油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q= 2. （2分） (2017浙江模擬) 如圖所示，設行星繞太陽的運動是勻速圓周運動，金星自身的半徑是火星的n倍，質(zhì)量為火星的k倍，不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響，則（ ）A . 金星表面的重力加速度是火星的 B . 金星的第一宇宙速度是火星的 C . 金星繞太陽運動的加速度比火星小D . 金星繞太陽運動的周期比火星大3. （2分） (2017高二上遼寧期末) 在如圖所示的正方形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場，一束電子以不同的速率從a點沿ab方向射入勻強磁場區(qū)域，最終又從磁場區(qū)域射出則下列結(jié)論中正確的是（ ）A . 從c點射出的電子和從d點射出的電子，其速率之比為2：1B . 從c點射出的電子和從d點射出的電子，其速率之比為1：2C . 若電子從bc邊射出，則電子射入磁場時的速率越大，其在磁場中的運動時間就越長D . 若電子從ad邊射出，則電子射入磁場時的速率越大，其在磁場中的運動時間就越短4. （2分） 霍爾效應廣泛應用于半導體材料的測試和研究中，例如應用霍爾效應測試半導體是電子型還是空穴型，研究半導體內(nèi)載流子濃度的變化等。在霍爾效應實驗中，如圖所示，ab寬為1cm，ad長為4cm，ae厚為cm的導體，沿ad方向通有3A的電流，當磁感應強度B=1.5T的勻強磁場垂直向里穿過abcd平面時，產(chǎn)生了V的霍爾電壓，（已知導體內(nèi)定向移動的自由電荷是電子），則下列說法正確的是（ ）A . 在導體的前表面聚集自由電子，電子定向移動的速率B . 在導體的上表面聚集自由電子，電子定向移動的速率C . 在其它條件不變的情況下，增大ad的長度，可增大霍爾電壓D . 每立方米的自由電子數(shù)為個5. （2分） (2017豐臺模擬) 如圖所示，兩平行金屬板P、Q水平放置，上極板帶正電，下極板帶負電；板間存在勻強電場和勻強磁場（圖中未畫出）一個帶電粒子在兩板間沿虛線所示路徑做勻速直線運動粒子通過兩平行板后從O點垂直進入另一個垂直紙面向外的勻強磁場中，粒子做勻速圓周運動，經(jīng)過半個周期后打在擋板MN上的A點不計粒子重力則下列說法不正確的是（ ）A . 此粒子一定帶正電B . P、Q間的磁場一定垂直紙面向里C . 若另一個帶電粒子也能做勻速直線運動，則它一定與該粒子具有相同的荷質(zhì)比D . 若另一個帶電粒子也能沿相同的軌跡運動，則它一定與該粒子具有相同的荷質(zhì)比6. （3分） (2016高二上寶應期中) 某空間存在著如圖所示的足夠大的沿水平方向的勻強磁場在磁場中A、B兩個物塊疊放在一起，置于光滑水平面上，物塊A帶正電，物塊B不帶電且表面絕緣在t1=0時刻，水平恒力F作用在物塊B上，物塊A、B由靜止開始做加速度相同的運動在A、B一起向左運動的過程中，以下說法正確的是（ ） A . 圖乙可以反映A所受洛侖茲力大小隨時間t變化的關(guān)系B . 圖乙可以反映A對B的摩擦力大小隨時間t變化的關(guān)系C . 圖乙可以反映A對B的壓力大小隨時間t變化的關(guān)系D . 圖乙可以反映B對地面壓力大小隨時間t變化的關(guān)系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） (2017高二上福建期末) 速度相同的一束粒子，由左端射入速度選擇器后，又進入質(zhì)譜儀，其運動軌跡如圖 所示，則下列說法中正確的是（ ）A . 該束帶電粒子帶負電B . 能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于 C . 若保持 B2不變，粒子打在膠片上的位置越遠離狹縫 S0 ， 粒子的比荷 越小D . 若增大入射速度，粒子在磁場中軌跡半圓將變大9. （2分） 如圖所示，線框abcd在豎直面內(nèi)可以繞固定的OO軸轉(zhuǎn)動現(xiàn)通以abcda電流，要使它受到磁場力后，ab邊向紙外轉(zhuǎn)動，cd邊向紙里轉(zhuǎn)動，則所加的磁場方向可能是（ ）A . 垂直紙面向外B . 豎直向上C . 豎直向下D . 在OO上方垂直紙面向里，在OO下方垂直紙面向外二、 多選題 (共4題；共12分)10. （3分） (2019鎮(zhèn)平模擬) 如圖所示，豎直放置的兩平行金屬板，長為L，板間距離為d，接在電壓為U的直流電源上在兩板間加一磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場一個質(zhì)量為m、電荷量為g的帶正電油滴，從距金屬板上端高為h處由靜止開始自由下落，并經(jīng)兩板上端連線的中點P進入板間油滴在P點所受的電場力與磁場力大小恰好相等，且最后恰好從金屬板的下邊緣離開電磁場區(qū)域空氣阻力不計，重力加速度為g，則下列說法正確的是 （ ） A . 油滴剛進入電磁場時的加速度為gB . 油滴開始下落時距金屬板上端的高度 C . 油滴從左側(cè)金屬板的下邊緣離開D . 油滴離開電磁場時的速度大小為 11. （3分） (2017高二上河北期末) 用如圖所示的方法可以測得金屬導體中單位體積內(nèi)的自由電子n，若一塊橫截面為矩形的金屬導體的寬為b，厚為d，當通以圖示方向電流I，并加有與側(cè)面垂直的勻強磁場B時，在導體上、下表面間用理想電壓表測得電壓為U已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是（ ）A . 上表面電勢低B . 下表面電勢低C . n= D . n= 12. （3分） (2017高二上陸豐期末) 回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻電源的兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中有周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示，則下列說法中錯誤的是（ ）A . 只增大狹縫間的加速電壓，可增大帶電粒子射出時的動能B . 只增大狹縫間的加速電壓，可增大帶電粒子在回旋加速器中運動的時間C . 只增大磁場的磁感應強度，可增大帶電粒子射出時的動能D . 用同一回旋加速器可以同時加速質(zhì)子（ H）和氚核（ H）13. （3分） (2017高二上南昌期末) 圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，三個質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率沿著AO方向?qū)蕡A心O射入磁場，其運動軌跡如圖所示若帶電粒子只受磁場力的作用，則下列說法正確的是（ ）A . a粒子速率最大B . c粒子速率最大C . a粒子在磁場中運動的時間最長D . 它們做圓周運動的周期TaTbTc三、 綜合題 (共7題；共85分)14. （10分） (2019浙江模擬) 如圖1所示是某質(zhì)譜儀的模型簡化圖，P點為質(zhì)子源，初速度不計的質(zhì)子經(jīng)電壓加速后從O點垂直磁場邊界射入，在邊界OS的上方有足夠大的垂直紙面的勻強磁場區(qū)域，B0.2T。a、b間放有一個寬度為Lab0.1cm的粒子接收器S，oa長度為2m。質(zhì)子的比荷 ，質(zhì)子經(jīng)電場、磁場后正好打在接收器上。 （1） 磁場的方向是垂直紙面向里還是向外？ （2） 質(zhì)子進入磁場的角度范圍如圖2所示，向左向右最大偏角 ，所有的質(zhì)子要打在接收板上，求加速電壓的范圍（結(jié)果保留三位有效數(shù)字，取cos800.99, ）。 （3） 將質(zhì)子源P換成氣態(tài)的碳I2與碳14原子單體，氣體在P點電離后均帯一個單位正電（初速度不計），碳12的比荷 Ckg，碳14的比荷 保持磁感應強度不變，從O點入射的角度范圍 不變，加速電壓可以在足夠大的范圍內(nèi)改變。要使在任一電壓下接收器上最多只能接收到一種粒子，求oa的最小值（結(jié)果保留三位有效數(shù)字，取 ) （4） 第（3）問中的電離體經(jīng)電壓加速后，單位時間內(nèi)從O點進入的粒子數(shù)保持不變，其中碳12占80、碳14占20。通過控制加速電壓，使碳14在磁場中做圓周運動的半徑與時間的關(guān)系R140.90.1t(cm）。請在圖3中描繪出接收器上的亮度隨時間的變化的圖像（每毫秒內(nèi)接收到的粒子越多越亮，1表示在這一過程中最亮時的亮度）。 15. （10分） (2017高二上黑龍江期末) 如圖所示，在y0的空間中存在勻強電場，場強沿y軸負方向；在y0的空間中，存在勻強磁場，磁場方向垂直xy平面（紙面）向外一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子，經(jīng)過y軸上y=h處的點P1時速率為v0 ， 方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過x軸上x=2h處的 P2點進入磁場，并經(jīng)過y軸上y=2h處的P3點不計重力求：（1） 電場強度的大?。?） 粒子到達P2時速度的大小和方向（3） 磁感應強度的大小（4） 粒子從P1點運動到P3點所用時間16. （10分） (2019端州模擬) 如圖，豎直面內(nèi)坐標系xOy第一、三象限角平分線A1A2右側(cè)區(qū)域有一場區(qū)（內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場）平行板M、N如圖放置，M板帶正電帶負電的N板在x軸負半軸上N板上有一小孔P，離原點O的距離為LA1A2上的Q點處于P孔正下方質(zhì)量為m、電量為+q的小球從OA2上的某點以一水平速度v向右進入場區(qū)，恰好能做勻速圓周運動第一次出場后，小球能進入M、N板間且恰好能到達M板但不接觸已知磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外M、N板間距為L、電壓為 ，重力加速度為g求： （1） A1A2右側(cè)區(qū)域內(nèi)的勻強電場的場強大小與方向； （2） 求射入場區(qū)的水平速度v的大?。?（3） 小球從OA2上的某點出發(fā)后，到第四次（不包括出發(fā)那次）經(jīng)過邊界A1A2的運動時間 17. （10分） (2019重慶模擬) 如圖所示，平面直角坐標系的第二象限內(nèi)存在與水平方向成45 、大小為E1的勻強電場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從 點靜止釋放，穿過y軸后，在y軸和豎直線PQ之間的第一象限內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場B1 ， 整個第一象限內(nèi)都有豎直向上的勻強電場E2 ， 且 ，小球在里面恰好能做勻速圓周運動在y軸與PQ之間的第四象限內(nèi)有一豎直向上，大小為 的勻強電場；而在一、四象限PQ的右側(cè)是一大小為 ，方向垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場。已知PQ與x軸的交點坐標為 。求： （1） 小球第一次進入第一象限時的速度大小； （2） 小球第二次通過PQ的坐標； （3） 從開始釋放到第二次通過PQ一共經(jīng)歷的時間。 18. （15分） (2017高二上肇慶期末) 如圖所示，由S點發(fā)出的電量為q、質(zhì)量為m的靜止帶電粒子，被加速電壓為U，極板間距離為d的勻強電場加速后，從正中央垂直射入電壓為U的勻強偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)極板長度和極板距離均為L，帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場后即進入一個垂直紙面方向的勻強磁場，其磁感應強度為B若不計重力影響，欲使帶電粒子通過某路徑返回S點，求：（1） 簡要畫出粒子經(jīng)磁場返回S點的路徑（粒子第二次進入電場時電場方向反向） （2） 粒子第一次進入磁場時的速度大?。?（3） 勻強磁場的寬度D至少為多少？ 19. （15分） (2017高二上遂寧期末) 如圖所示，在xoy坐標平面的第一象限內(nèi)有一沿y軸負方向的勻強電場，在第四象限內(nèi)有一垂直于平面向里的勻強磁場現(xiàn)有一粒子源處在坐標為（0，L）M點能以垂直與電場方向不斷發(fā)射質(zhì)量為m、電量為+q、速度為v0的粒子（重力不計），粒子進入磁場后最后又從x軸上坐標為（3L，0）處的P點射入電場，其入射方向與x軸成45角求：（1） 粒子到達P點時的速度v；（2） 勻強電場的電場強度E和勻強磁場的磁感應強度B；（3） 粒子從M點運動到P點所用的時間t20. （15分） (2018高二下伊寧期末) 如圖所示，在半徑為 的圓形區(qū)域內(nèi)有水平向里的勻強磁場，磁感應強度B，圓形區(qū)域右側(cè)有一豎直感光板，從圓弧頂點P以速率 的帶正電粒子平行于紙面進入磁場，已知粒子的質(zhì)量為m，電量為q，粒子重力不計。（1） 若粒子對準圓心射入，求它在磁場中運動的時間； （2） 若粒子對準圓心射入，且速率為 ，求它打到感光板上時速度的垂直分量； 第 20 頁 共 20 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、15-1、15-2、15-3、15-4、16-1、16-2、16-3、17-1、17-2、17-3、18-1、18-2、18-3、19-1、19-2、19-3、20-1、20-2、