江蘇省2020版高考物理三輪復(fù)習(xí) 熱點8 帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)練習(xí)（含解析）

熱點8帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)(建議用時：20分鐘)1(2019·連云港高三模擬)如圖所示，在邊長為L的正方形ABCD陰影區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q<0)的帶電粒子以大小為v0的速度沿紙面垂直AB邊射入正方形，若粒子從AB邊上任意點垂直射入，都只能從C點射出磁場，不計粒子重力的影響下列說法正確的是()A此勻強磁場的方向可能垂直紙面向外B此勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為C此勻強磁場區(qū)域的面積為D此勻強磁場區(qū)域的面積為2.(多選)如圖所示，矩形的四個頂點分別固定有帶電荷量均為q的正、負點電荷，水平直線AC將矩形分成面積相等的兩部分，B為矩形的重心一質(zhì)量為m的帶正電微粒(重力不計)沿直線AC從左向右運動，到A點時的速度為v0，到B點時的速度為 v0.取無窮遠處的電勢為零，則()A微粒在A、C兩點的加速度相同B微粒從A點到C點的過程中，電勢能先減小后增大CA、C兩點間的電勢差為UACD微粒最終可以返回B點，其速度大小為 v03.(多選)如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)有比荷大小相等的甲、乙兩粒子，甲以速度v1從A點沿直徑AOB方向射入磁場，經(jīng)過t1時間射出磁場，射出磁場時的速度方向與初速度方向間的夾角為60°；乙以速度v2從距離直徑AOB為的C點平行于直徑AOB方向射入磁場，經(jīng)過t2時間射出磁場，其軌跡恰好通過磁場的圓心不計粒子受到的重力，則()A兩個粒子帶異種電荷Bt1t2Cv1v21D兩粒子在磁場中軌跡長度之比l1l214(多選)(2019·徐州高三質(zhì)量檢測)在一次南極科考中，科考人員使用磁強計測定地磁場的磁感應(yīng)強度其原理如圖所示，電路中有一段長方體的金屬導(dǎo)體，它長、寬、高分別為a、b、c，放在沿y軸正方向的勻強磁場中，導(dǎo)體中電流沿x軸正方向，大小為I.已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，自由電子做定向移動可視為勻速運動，測得金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間電壓為U，則()A金屬導(dǎo)體的前側(cè)面電勢較低B金屬導(dǎo)體的電阻為C自由電子定向移動的速度大小為D磁感應(yīng)強度的大小為5一帶負電的小球以一定的初速度v0豎直向上拋出，達到的最大高度為h1；若加上水平方向的勻強磁場，且保持初速度仍為v0，小球上升的最大高度為h2；若加上水平方向的勻強電場，且保持初速度仍為v0，小球上升的最大高度為h3；若加上豎直向上的勻強電場，且保持初速度仍為v0，小球上升的最大高度為h4，如圖所示不計空氣阻力，則()Ah1h3Bh1<h4Ch2與h3無法比較 Dh2<h46(多選)(2019·揚州中學(xué)高三模擬)如圖所示直角坐標系xOy，P(a，b)為第四象限內(nèi)的一點，一質(zhì)量為m、電荷量為q的負電荷(電荷重力不計)從原點O以初速度v0沿y軸正方向射入第一次在整個坐標系內(nèi)加垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，該電荷恰好能通過P點；第二次保持y>0區(qū)域磁場不變，而將y<0區(qū)域磁場改為沿x軸方向的勻強電場，該電荷仍通過P點()A勻強磁場的磁感應(yīng)強度BB勻強磁場的磁感應(yīng)強度BC電荷從O運動到P，第二次所用時間一定短些D電荷通過P點時的速度，第二次與x軸負方向的夾角一定小些7(多選)(2019·鹽城二模)磁流體發(fā)電機是一種把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的低碳環(huán)保發(fā)電機，如圖所示為其原理示意圖，平行金屬板C、D間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負電的微粒)水平噴入磁場，兩金屬板間就產(chǎn)生電壓定值電阻R0的阻值是滑動變阻器最大阻值的一半，與開關(guān)S串聯(lián)接在C、D兩端，已知兩金屬板間距離為d，噴入氣流的速度為v，磁流體發(fā)電機的電阻為r(R0<r<2R0)則滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動的過程中()A電阻R0消耗功率最大值為B滑動變阻器消耗功率最大值為C金屬板C為電源負極，D為電源正極D發(fā)電機的輸出功率先增大后減小8.質(zhì)譜儀可以測定有機化合物分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示，有機物的氣體分子從樣品室注入離子化室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子若離子化后的離子帶正電，初速度為零，此后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室(內(nèi)為勻強磁場)、真空管，最后打在記錄儀上，通過處理就可以得到離子比荷()，進而推測有機物的分子結(jié)構(gòu)已知高壓電源的電壓為U，圓形磁場區(qū)的半徑為R，真空管與水平面夾角為，離子進入磁場室時速度方向指向圓心則下列說法正確的是()A高壓電源A端應(yīng)接電源的正極B磁場室的磁場方向必須垂直紙面向里C若離子化后的兩同位素X1、X2(X1質(zhì)量大于X2質(zhì)量)同時進入磁場室后，出現(xiàn)圖中的軌跡和，則軌跡一定對應(yīng)X1D若磁場室內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小為B，當記錄儀接收到一個明顯的信號時，與該信號對應(yīng)的離子比荷熱點8帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)1解析：選D.若保證所有的粒子均從C點離開此區(qū)域，則由左手定則可判斷勻強磁場的方向應(yīng)垂直紙面向里，A錯誤；由A點射入磁場的粒子從C點離開磁場，結(jié)合題圖可知該粒子的軌道半徑應(yīng)為RL，則由qBv0m，可解得B，B錯誤；由幾何關(guān)系可知勻強磁場區(qū)域的面積應(yīng)為S2×(L2L2)，C錯誤，D正確2解析：選AC.由場強疊加原理和對稱性可知，A、C兩點的場強大小相等、方向相同，故由牛頓第二定律可知，微粒在A、C兩點的加速度相同，A正確；由電場的性質(zhì)可知，沿直線AC電勢逐漸降低，根據(jù)電場力做功WqU可知，電場力對該微粒一直做正功，故微粒從A點到C點的過程中電勢能一直在減小，B錯誤；由對稱性可知UABUBC，故由動能定理可得qUABmvmv，同理可得qUBCmvmv，以上兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)求解可得vC3v0，故qUACmvmv，解得UAC，C正確；由于B點電勢為零，故微粒從B點沿直線AC運動到無窮遠處的過程中，電場力做功為零，所以微粒到無窮遠處的速度與微粒在B點時的速度相同，仍為v0，故粒子不會返回B點，D錯誤3解析：選AC.根據(jù)左手定則判斷可得，甲粒子帶正電，乙粒子帶負電，選項A正確；分別對甲、乙粒子作圖，找出其做勻速圓周運動的圓心和半徑以及圓心角，則有：r甲R，r乙R，甲，乙，根據(jù)qvBm可得：v，所以，選項C正確；根據(jù)tT可得：，選項B錯誤；粒子在磁場中的軌跡長度為lvt，所以，選項D錯誤4解析：選AD.根據(jù)左手定則(注意電子帶負電)可知電子打在前側(cè)面，即前側(cè)面帶負電，電勢較低，A正確；電流方向為從左向右，而題中U表示的是導(dǎo)體前后兩個側(cè)面的電壓，故導(dǎo)體的電阻不等于，B錯誤；在t時間內(nèi)通過bc橫截面的電荷量為qn(bcvt)e，又Inbcve，解得v，C錯誤；因為當金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢差，當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差因而可得Bev，聯(lián)立式可得B，D正確5解析：選A.甲圖，由豎直上拋運動的規(guī)律得h1；丙圖，當加上電場時，在豎直方向上有v2gh3，所以h1h3，A項正確；乙圖中，洛倫茲力改變速度的方向，當小球在磁場中運動到最高點時，小球有水平速度，設(shè)此時小球的動能為Ek，則由能量守恒定律得mgh2Ekmv，又mvmgh1，所以h1>h2，h3>h2，C項錯誤；丁圖，因小球帶負電，所受電場力方向向下，則h4一定小于h1，B項錯誤；由于無法明確電場力做功的多少，故無法確定h2和h4之間的關(guān)系，D項錯誤6解析：選AC.第一次在整個坐標系內(nèi)加垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，該電荷恰好能通過P點；粒子做勻速圓周運動，由幾何作圖得(aR)2b2R2，解得R，由qvBm解得勻強磁場的磁感應(yīng)強度B，故A正確，B錯誤；第二次保持y>0區(qū)域磁場不變，而將y<0區(qū)域磁場改為沿x軸方向的勻強電場，該電荷仍通過P點，粒子先做勻速圓周運動，后做類平拋運動，運動時間t2T；第一次粒子做勻速圓周運動，運動時間t1T，弧長大于b，所以t1>t2，即第二次所用時間一定短些，故C正確；電荷通過P點時的速度，第一次與x軸負方向的夾角為，則有tan ；第二次與x軸負方向的夾角為，則有tan ，所以有tan >tan ，電荷通過P點時的速度，第二次與x軸負方向的夾角一定大些，故D錯誤7解析：選ACD.根據(jù)左手定則判斷兩金屬板的極性，離子在運動過程中同時受電場力和洛倫茲力，二力平衡時兩板間的電壓穩(wěn)定由題圖知當滑片P位于b端時，電路中電流最大，電阻R0消耗功率最大，其最大值為P1I2R0，故A正確；將定值電阻歸為電源內(nèi)阻，由滑動變阻器的最大阻值2R0<rR0，則當滑動變阻器連入電路的阻值最大時消耗功率最大，最大值為P，故B錯誤；因等離子體噴入磁場后，由左手定則可知正離子向D板偏，負離子向C板偏，即金屬板C為電源負極，D為電源正極，故C正確；等離子體穩(wěn)定流動時，洛倫茲力與電場力平衡，即Bqvq，所以電源電動勢為EBdv，又R0<r<2R0，所以滑片P由a向b端滑動時，外電路總電阻減小，期間某位置有rR0R，由電源輸出功率與外電阻關(guān)系可知，滑片P由a向b端滑動的過程中，發(fā)電機的輸出功率先增大后減小，故D正確8解析：選D.正離子在電場中加速，可以判斷高壓電源A端應(yīng)接負極，同時根據(jù)左手定則知，磁場室的磁場方向應(yīng)垂直紙面向外，A、B均錯誤；設(shè)離子通過高壓電源后的速度為v，由動能定理可得qUmv2，離子在磁場中偏轉(zhuǎn)，則qvBm，聯(lián)立計算得出r ，由此可見，質(zhì)量大的離子的運動軌跡半徑大，即軌跡 一定對應(yīng)X1，C錯誤；離子在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知r，可解得，D正確- 6 -