高考物理一輪專題： 第39講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

高考物理一輪專題： 第39講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)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(yīng)強(qiáng)度大小為 和電場強(qiáng)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(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 的勻強(qiáng)磁場，最后打在平板 的 上，不計(jì)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(yùn)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(xué)考) 小球m用長為L的懸線固定在O點(diǎn)，在O點(diǎn)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(dāng)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(yīng)縣月考) 如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場邊界線SPMN ， 速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時射入磁場其中穿過a點(diǎn)的粒子速度v1與MN垂直；穿過b點(diǎn)的粒子速度v2與MN成60角，設(shè)粒子從S到A、B所需時間分別為t1、t2 ， 則t1t2為(重力不計(jì))（ ） A . 13B . 43C . 11D . 324. （2分） (2018高二上黑龍江期末) 關(guān)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(zhuǎn)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(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的方向飛入，勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)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(zhuǎn)如果再讓這些離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)離子束再分裂成幾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(fù)電的油滴以水平向右的速度v進(jìn)入一個方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場B后，保持原速度做勻速直線運(yùn)動，如果使勻強(qiáng)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(jī)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?，F(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(jì)），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(yīng)強(qiáng)度大小B= ，方向向里的勻強(qiáng)磁場B . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B= ，方向向外的勻強(qiáng)磁場C . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=Udv，方向向里的勻強(qiáng)磁場D . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=Udv，方向向外的勻強(qiáng)磁場8. （2分） 設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)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(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動過程中的最低點(diǎn)，忽略重力不計(jì)，以下說法正確的是（ ）A . 這離子必帶負(fù)電荷B . 離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)C . 離子在C點(diǎn)時速度最大D . A點(diǎn)和B點(diǎn)位于不同高度9. （2分） 運(yùn)動電荷在磁場中受到洛倫茲力的作用，運(yùn)動方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)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(yùn)動方向，對地球起到了保護(hù)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(diǎn)，則這些電子在進(jìn)入地球周圍的空間時將（ ）A . 相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn)B . 相對于預(yù)定地點(diǎn)稍向東偏轉(zhuǎn)C . 豎直向下沿直線射向地面D . 相對于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn)二、 多選題 (共4題；共12分)10. （3分） (2018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(qiáng)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(dāng)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(jìn)入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場的場強(qiáng)大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于 ，重力加速度為g，則下列關(guān)于微粒運(yùn)動的說法正確的是（ ） A . 微粒在ab區(qū)域的運(yùn)動時間為 B . 微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動，圓周半徑r2dC . 微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動時間為 D . 微粒在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動的總時間為 11. （3分） (2019高二上安平月考) 空間存在平面直角坐標(biāo)系xoy，在x<0區(qū)域內(nèi)有沿x軸正向的勻強(qiáng)電場，在x>0區(qū)域內(nèi)有垂直平面向外的勻強(qiáng)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(jì)重力）從A點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)入磁場，又經(jīng)一段時間射出磁場又回到A點(diǎn)，現(xiàn)只改變粒子自A點(diǎn)出射速度大小至v，粒子經(jīng)過一段時間運(yùn)動可經(jīng)過C點(diǎn)，則（ ） A . 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為 B . 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 C . 能使粒子以最短時間從A點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn)的初速度v= D . 能使粒子以最短時間從A點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn)的初速度v>12. （3分） (2019高二上渾源月考) 美國物理學(xué)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(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的特點(diǎn)，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(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場的場強(qiáng)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(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動對于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說法正確的是（ ） A . 帶電粒子每運(yùn)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(guān)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） (2019高二上天津期中) 一個帶正電的粒子（重力不計(jì)）穿過如圖所示的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場區(qū)域時，恰能沿直線運(yùn)動，則欲使粒子向上偏轉(zhuǎn)應(yīng)采用的辦法是（ ） A . 減小電場強(qiáng)度B . 增大電荷電荷量C . 減小入射速度D . 增大磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)中，常用回旋加速器加速得到高速粒子流回旋加速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，D1、D2是相距很近的兩個處于勻強(qiáng)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(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的最大半徑為R，兩個D形盒之間的距離為d，d遠(yuǎn)小于R，D形盒之間所加交變電壓大小為U不計(jì)粒子的初速度及運(yùn)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(yùn)動的時間t1及在兩D形盒間電場中運(yùn)動的時間t2，并證明粒子在電場中運(yùn)動的時間可以忽略不計(jì) （6） 帶電粒子在回旋加速器磁場中運(yùn)動的時間t1及在兩D形盒間電場中運(yùn)動的時間t2，并證明粒子在電場中運(yùn)動的時間可以忽略不計(jì) 15. （10分） (2019河北模擬) 如圖，平面直角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，x<0、y>0區(qū)域存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場E，x>0區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T。一比荷 =5108C/kg的粒子，從點(diǎn)P(6cm，0)進(jìn)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(diǎn)Q(0，16cm)進(jìn)入磁場。粒子重力不計(jì)，求： （1） 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E； （2） 粒子第一次回到電場時的位置坐標(biāo)。 16. （10分） (2019辛集模擬) 如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)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(qiáng)電場，電場強(qiáng)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(qiáng)磁場.變化周期TB=4.0 s，取垂直xOy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(biāo)為(0，0.8 m)的A點(diǎn)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(biāo)； （2） 從計(jì)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(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場A板帶正電荷，B板帶等量負(fù)電荷，電場強(qiáng)度為E；磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔O，OO是平行于兩金屬板的中心線擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(fù)都有），自O(shè)點(diǎn)沿OO方向進(jìn)入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運(yùn)動，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2中，不計(jì)粒子的重力，不考慮帶電粒子之間的相互作用，求： （1） 進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2的帶電粒子的速度大小； （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(biāo)準(zhǔn)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為粒子加速器，電壓為U15000V；N為速度選擇器， 磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度為B20.1T，方向垂直紙面向外，其中dc的中點(diǎn)S開有小孔，外側(cè)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(jìn)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。 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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，N、P間有平行于紙面向下的勻強(qiáng)電場，在虛線M上的A點(diǎn)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(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E= 1B，C為熒光屏上的一點(diǎn)，AC連線垂直于熒光屏，不計(jì)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(jìn)入電場的粒子打在屏上的位置離C點(diǎn)的距離； （2） 所有打在熒光屏上的粒子中，垂直電場線方向進(jìn)入電場的粒子打在屏上的位置離C點(diǎn)的距離； （3） 在(1)問中所求的粒子從A點(diǎn)運(yùn)動到熒光屏所用的時間及該粒子經(jīng)磁場電場偏轉(zhuǎn)后速度的偏向角。 （4） 在(1)問中所求的粒子從A點(diǎn)運(yùn)動到熒光屏所用的時間及該粒子經(jīng)磁場電場偏轉(zhuǎn)后速度的偏向角。 20. （15分） (2019高二下廈門期中) 國家重大科學(xué)工程項(xiàng)目“EAST超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置”實(shí)現(xiàn)了電子溫度超過5000萬度、持續(xù)時間達(dá)102秒的超高溫長脈沖等離子體放電，這是國際托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置上電子溫度達(dá)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(biāo)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)生熱核反應(yīng)，必須把溫度高達(dá)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(yīng)，環(huán)形區(qū)域存在著垂直于截面的勻強(qiáng)磁場。假設(shè)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(yùn)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(jié)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(yīng)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(yīng)區(qū)沿不同方向射入約束區(qū)的核子，求環(huán)形磁場區(qū)域所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度為B0，氕核（ ）從圓心O點(diǎn)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(yùn)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、