高考物理一轮专题 第39讲 带电粒子在复合场中的运动.docx

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高考物理一轮专题第39讲带电粒子在复合场中的运动

2020年高考物理一轮专题：

第39讲带电粒子在复合场中的运动

姓名:

________班级:

________成绩:

________

一、单选题（共9题；共19分）

1.（2分）（2017高二上·中卫期末）带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴的质量为m，磁感应强度大小为B，则下述说法正确的是（）

A.油滴必带正电荷，电荷量为    

B.油滴必带正电荷，比荷=    

C.油滴必带负电荷，电荷量为    

D.油滴带什么电荷都可以，只要满足q=    

2.（2分）（2017·浙江模拟）如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n倍，质量为火星的k倍，不考虑行星自转的影响，则（）

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.金星绕太阳运动的加速度比火星小       

D.金星绕太阳运动的周期比火星大    

3.（2分）（2017高二上·辽宁期末）在如图所示的正方形区域内有匀强磁场，一束电子以不同的速率从a点沿ab方向射入匀强磁场区域，最终又从磁场区域射出．则下列结论中正确的是（）

A.从c点射出的电子和从d点射出的电子，其速率之比为2：

1

B.从c点射出的电子和从d点射出的电子，其速率之比为1：

2

C.若电子从bc边射出，则电子射入磁场时的速率越大，其在磁场中的运动时间就越长

D.若电子从ad边射出，则电子射入磁场时的速率越大，其在磁场中的运动时间就越短

4.（2分）霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中，例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型，研究半导体内载流子浓度的变化等。

在霍尔效应实验中，如图所示，ab宽为1cm，ad长为4cm，ae厚为cm的导体，沿ad方向通有3A的电流，当磁感应强度B=1.5T的匀强磁场垂直向里穿过abcd平面时，产生了V的霍尔电压，（已知导体内定向移动的自由电荷是电子），则下列说法正确的是（）

A.在导体的前表面聚集自由电子，电子定向移动的速率

B.在导体的上表面聚集自由电子，电子定向移动的速率

C.在其它条件不变的情况下，增大ad的长度，可增大霍尔电压

D.每立方米的自由电子数为个

5.（2分）（2017·丰台模拟）如图所示，两平行金属板P、Q水平放置，上极板带正电，下极板带负电；板间存在匀强电场和匀强磁场（图中未画出）．一个带电粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动．粒子通过两平行板后从O点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中，粒子做匀速圆周运动，经过半个周期后打在挡板MN上的A点．不计粒子重力．则下列说法不正确的是（）

A.此粒子一定带正电

B.P、Q间的磁场一定垂直纸面向里

C.若另一个带电粒子也能做匀速直线运动，则它一定与该粒子具有相同的荷质比

D.若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则它一定与该粒子具有相同的荷质比

6.（3分）（2016高二上·宝应期中）某空间存在着如图所示的足够大的沿水平方向的匀强磁场．在磁场中A、B两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘．在t1=0时刻，水平恒力F作用在物块B上，物块A、B由静止开始做加速度相同的运动．在A、B一起向左运动的过程中，以下说法正确的是（）

A.图乙可以反映A所受洛仑兹力大小随时间t变化的关系    

B.图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系    

C.图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系    

D.图乙可以反映B对地面压力大小随时间t变化的关系    

7.（2分）（2019高二下·北京期中）平行板电容器两板之间距离为d，接在电压为U的电源上。

现有一质量为m，带电量为+q的粒子，以速度v沿水平方向射入两板之间（粒子重力不计），如图所示。

若要使粒子能以速度v沿直线匀速穿过，则可以在两板间加（）

A.磁感应强度大小B=，方向向里的匀强磁场    

B.磁感应强度大小B=，方向向外的匀强磁场    

C.磁感应强度大小B=Udv，方向向里的匀强磁场    

D.磁感应强度大小B=Udv，方向向外的匀强磁场    

8.（2分）（2017高二上·福建期末）速度相同的一束粒子，由左端射入速度选择器后，又进入质谱仪，其运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（）

A.该束带电粒子带负电

B.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于

C.若保持B2不变，粒子打在胶片上的位置越远离狭缝S0，粒子的比荷 越小

D.若增大入射速度，粒子在磁场中轨迹半圆将变大

9.（2分）如图所示，线框abcd在竖直面内可以绕固定的OO′轴转动．现通以abcda电流，要使它受到磁场力后，ab边向纸外转动，cd边向纸里转动，则所加的磁场方向可能是（）

A.垂直纸面向外    

B.竖直向上    

C.竖直向下    

D.在OO′上方垂直纸面向里，在OO′下方垂直纸面向外    

二、多选题（共4题；共12分）

10.（3分）（2019·镇平模拟）如图所示，竖直放置的两平行金属板，长为L，板间距离为d，接在电压为U的直流电源上．在两板间加一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．一个质量为m、电荷量为g的带正电油滴，从距金属板上端高为h处由静止开始自由下落，并经两板上端连线的中点P进入板间．油滴在P点所受的电场力与磁场力大小恰好相等，且最后恰好从金属板的下边缘离开电磁场区域．空气阻力不计，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）

A.油滴刚进入电磁场时的加速度为g    

B.油滴开始下落时距金属板上端的高度    

C.油滴从左侧金属板的下边缘离开    

D.油滴离开电磁场时的速度大小为    

11.（3分）（2017高二上·河北期末）用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子n，若一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，当通以图示方向电流I，并加有与侧面垂直的匀强磁场B时，在导体上、下表面间用理想电压表测得电压为U．已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（）

A.上表面电势低    

B.下表面电势低    

C.n=    

D.n=    

12.（3分）（2017高二上·陆丰期末）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，则下列说法中错误的是（）

A.只增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子射出时的动能

B.只增大狭缝间的加速电压，可增大带电粒子在回旋加速器中运动的时间

C.只增大磁场的磁感应强度，可增大带电粒子射出时的动能

D.用同一回旋加速器可以同时加速质子（H）和氚核（H）

13.（3分）（2017高二上·南昌期末）圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图所示．若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（）

A.a粒子速率最大    

B.c粒子速率最大    

C.a粒子在磁场中运动的时间最长    

D.它们做圆周运动的周期Ta＜Tb＜Tc    

三、综合题（共7题；共85分）

14.（10分）（2019·浙江模拟）如图1所示是某质谱仪的模型简化图，P点为质子源，初速度不计的质子经电压加速后从O点垂直磁场边界射入，在边界OS的上方有足够大的垂直纸面的匀强磁场区域，B＝0.2T。

a、b间放有一个宽度为Lab＝0.1cm的粒子接收器S，oa长度为2m。

质子的比荷，质子经电场、磁场后正好打在接收器上。

（1）磁场的方向是垂直纸面向里还是向外？

（2）质子进入磁场的角度范围如图2所示，向左向右最大偏角，所有的质子要打在接收板上，求加速电压的范围（结果保留三位有效数字，取cos80＝0.99,）。

（3）将质子源P换成气态的碳I2与碳14原子单体，气体在P点电离后均帯一个单位正电（初速度不计），碳12的比荷C／kg，碳14的比荷保持磁感应强度不变，从O点入射的角度范围不变，加速电压可以在足够大的范围内改变。

要使在任一电压下接收器上最多只能接收到一种粒子，求oa的最小值（结果保留三位有效数字，取）

（4）第（3）问中的电离体经电压加速后，单位时间内从O点进入的粒子数保持不变，其中碳12占80％、碳14占20％。

通过控制加速电压，使碳14在磁场中做圆周运动的半径与时间的关系R14＝0.9＋0.1t（cm）。

请在图3中描绘出接收器上的亮度随时间的变化的图像（每毫秒内接收到的粒子越多越亮，1表示在这一过程中最亮时的亮度）。

15.（10分）（2017高二上·黑龙江期末）如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外．一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y=﹣2h处的P3点．不计重力．

求：

（1）

电场强度的大小．

（2）

粒子到达P2时速度的大小和方向．

（3）

磁感应强度的大小．

（4）

粒子从P1点运动到P3点所用时间．

16.（10分）（2019·端州模拟）如图，竖直面内坐标系xOy第一、三象限角平分线A1A2右侧区域有一场区（内存在匀强电场和匀强磁场）．平行板M、N如图放置，M板带正电．带负电的N板在x轴负半轴上．N板上有一小孔P，离原点O的距离为L．A1A2上的Q点处于P孔正下方．质量为m、电量为+q的小球从OA2上的某点以一水平速度v向右进入场区，恰好能做匀速圆周运动．第一次出场后，小球能进入M、N板间且恰好能到达M板但不接触．已知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．M、N板间距为L、电压为，重力加速度为g．求：

（1）A1A2右侧区域内的匀强电场的场强大小与方向；

（2）求射入场区的水平速度v的大小；

（3）小球从OA2上的某点出发后，到第四次（不包括出发那次）经过边界A1A2的运动时间．

17.（10分）（2019·重庆模拟）如图所示，平面直角坐标系的第二象限内存在与水平方向成45、大小为E1的匀强电场，一质量为m、带电荷量为＋q的小球从点静止释放，穿过y轴后，在y轴和竖直线PQ之间的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场B1，整个第一象限内都有竖直向上的匀强电场E2，且，小球在里面恰好能做匀速圆周运动在y轴与PQ之间的第四象限内有一竖直向上，大小为的匀强电场；而在一、四象限PQ的右侧是一大小为，方向垂直纸面向内的匀强磁场。

已知PQ与x轴的交点坐标为。

求：

（1）小球第一次进入第一象限时的速度大小；

（2）小球第二次通过PQ的坐标；

（3）从开始释放到第二次通过PQ一共经历的时间。

18.（15分）（2017高二上·肇庆期末）如图所示，由S点发出的电量为q、质量为m的静止带电粒子，被加速电压为U，极板间距离为d的匀强电场加速后，从正中央垂直射入电压为U