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

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1、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

2、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，質量為火星的k倍，不考慮行星自轉的影響，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2：1 B . 從c點射出的電子和從

3、d點射出的電子，其速率之比為1：2 C . 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，產生了V的霍爾電壓，（已知導體內定向移動的自由電荷是電子），則下列說法正確的是（

4、 ） 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（ ）

5、 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

6、大小隨時間t變化的關系 B . 圖乙可以反映A對B的摩擦力大小隨時間t變化的關系 C . 圖乙可以反映A對B的壓力大小隨時間t變化的關系 D . 圖乙可以反映B對地面壓力大小隨時間t變化的關系 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?，F(xiàn)有一質量為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=

7、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在豎直面內可以繞固定的OO′軸轉動．現(xiàn)通以abcda電流，要使它受到磁場力后，ab邊向紙外

8、轉動，cd邊向紙里轉動，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

9、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g B . 油滴開始下落時距金屬板上端的高度 C . 油滴從左側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

10、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子（ H）和氚核（ H）

11、 13. （3分） (2017高二上南昌期末) 圓形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，三個質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方向對準圓心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Ta＜Tb＜Tc 三、 綜合題 (共7題；共85分) 14. （10分） (2019浙江模擬) 如圖1所示是某質譜儀的模型簡化圖，P點為質子源，初速度不計的質子經(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

12、大的垂直紙面的勻強磁場區(qū)域，B＝0.2T。a、b間放有一個寬度為Lab＝0.1cm的粒子接收器S，oa長度為2m。質子的比荷 ，質子經(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 ，所有的質子要打在接收板上，求加速電壓的范圍（結果保留三位有效數(shù)字，取cos80＝0.99, ）。 （3） 將質子源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 C／kg，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

13、大的范圍內改變。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系R14＝0.9＋0.1t(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y＞0的空間中存在勻強電場，場強沿y軸負方向；在y＜0的空間中，存在勻強磁場，磁場方向垂直

14、xy平面（紙面）向外．一電荷量為q、質量為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） 電場強度的大小． （2） 粒子到達P2時速度的大小和方向． （3） 磁感應強度的大?。? （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，豎直面內坐標系xOy第一、三象限角平分線A1A2右側區(qū)域有一場區(qū)（內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．

15、N板上有一小孔P，離原點O的距離為L．A1A2上的Q點處于P孔正下方．質量為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右側區(qū)域內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

16、內存在與水平方向成45 、大小為E1的勻強電場，一質量為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之間的第一象限內有垂直紙面向外的勻強磁場B1 ， 整個第一象限內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之間的第四象限內有一豎直向上，大小為 的勻強電場；而在一、四象限PQ的右側是一大小為 ，方向垂直紙面向內的勻強磁場。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??； （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. （1

17、5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的勻強偏轉電場，偏轉極板長度和極板距離均為L，帶電粒子離開偏轉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

18、內有一沿y軸負方向的勻強電場，在第四象限內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t． 20. （15分） (2018高二下伊寧期末) 如圖所示，在半徑為 的圓形區(qū)域內有水平向里的勻強磁場，磁感應強度B，圓形區(qū)域右側有一豎直感光板，從圓弧頂點P以

19、速率 的帶正電粒子平行于紙面進入磁場，已知粒子的質量為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、