石家庄市高考物理一轮专题 第39讲 带电粒子在复合场中的运动II卷.docx

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石家庄市高考物理一轮专题第39讲带电粒子在复合场中的运动II卷

石家庄市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（II）卷

姓名:

________班级:

________成绩:

________

一、单选题（共9题；共19分）

1.（2分）（2020高二上·那曲期末）如图所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束负离子（不计重力），这些负离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是（）

A.这三束负离子的速度一定不相同    

B.这三束负离子的电荷量一定不相同    

C.这三束负离子的比荷一定不相同    

D.这三束负离子的质量一定不相同    

2.（2分）（2017高一下·槐荫期末）汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥的压力为车重的3/4．如果使汽车行驶至桥顶时对桥恰无压力，则汽车速度大小为（）

A.15m/s    

B.20m/s    

C.25m/s    

D.30m/s    

3.（2分）（2017高二上·长春期末）如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点垂直射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为（）

A.1：

2    

B.2：

1    

C.

D.1：

1    

4.（2分）（2017高二上·临夏期末）如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域，则（）

A.若电子以速率v从右向左飞入，电子也沿直线运动    

B.若电子以速率v从右向左飞入，电子将向上偏转    

C.若电子以速率v从右向左飞入，电子将向下偏转    

D.若电子以速率v从左向右飞入，电子将向下偏转    

5.（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

6.（3分）（2016高二上·泰州期中）设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，以下说法正确的是（）

A.这离子必带正电荷    

B.A点和B点位于同一高度    

C.离子在C点时速度最大    

D.离子到达B点时，将沿原曲线返回A点    

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）（2018高二下·驻马店期末）如图所示，一个比荷为k的带正电粒子（重力忽略不计），由静止经加速电压U加速后，从小孔0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中（磁场区域足够大），粒子打在挡板上P点，OP=x.挡板与左边界的夹角为30°，与入射速度方向夹角为60°，则下列表达式中，能正确反映x与U之间关系的是（）

A.

B.

C.

D.

9.（2分）（2016高一上·绍兴期中）如图，一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动，线圈的四条边分别与x、y轴平行，线圈中通以电流，当空间加上如下哪种磁场时，线圈会转动起来（）

A.方向沿正z轴的匀强磁场    

B.方向沿负x轴的匀强磁场    

C.方向沿正x轴的匀强磁场    

D.方向沿负y轴的匀强磁场    

二、多选题（共4题；共12分）

10.（3分）（2018高二上·荔湾期末）如图所示，空间某一区域内同时存在竖直向下的匀强电场、垂直纸面向里的匀强磁场。

带电微粒a、b、c所带电荷电性和电量都相同，以相同的速率在此空间分别向右、向左、向里做匀速运动。

以下判断正确的是（）

A.它们都带正电    

B.它们都带负电    

C.b的质量最大    

D.a的质量最大    

11.（3分）（2017高二上·邯郸期中）一束离子流由左端平行于极板P1射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝s0进入匀强磁场B2，在磁场B2中分为如图所示的三束，则下列相关说法中正确的是（）

A.速度选择器的P1极板带负电    

B.离子1带正电    

C.能通过狭缝s0的带电粒子的速率等于

D.粒子2的比荷

绝对值最小    

12.（3分）回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示．D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略），它们在两盒之间被电场加速．当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出．忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是（）

A.若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大    

B.若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短    

C.若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子    

D.质子第n次被加速前后的轨道半径之比为（n﹣1）：

n    

13.（3分）（2016高二上·泰州期中）电子以初速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则（）

A.磁场对电子的洛伦兹力大小、方向恒定不变    

B.磁场对电子的洛伦兹力始终不做功    

C.电子的速度、加速度始终不变    

D.电子的动能始终不变    

三、综合题（共7题；共85分）

14.（10分）回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图为回旋加速器的示意图．D1、D2是两个中空的铝制半圆形金属扁盒，在两个D形盒正中间开有一条狭缝，两个D形盒接在高频交流电源上．在D1盒中心A处有粒子源，产生的带正电粒子在两盒之间被电场加速后进入D2盒中．两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，经过半个圆周后，再次到达两盒间的狭缝，控制交流电源电压的周期，保证带电粒子经过狭缝时再次被加速．如此，粒子在做圆周运动的过程中一次一次地经过狭缝，一次一次地被加速，速度越来越大，运动半径也越来越大，最后到达D形盒的边缘，沿切线方向以最大速度被导出．已知带电粒子的电荷量为q，质量为m，加速时狭缝间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，狭缝之间的距离为d．设从粒子源产生的带电粒子的初速度为零，不计粒子受到的重力，求：

（1）带电粒子能被加速的最大动能Ek；

（2）带电粒子在D2盒中第n个半圆的半径；

（3）若带电粒子束从回旋加速器输出时形成的等效电流为I，求从回旋加速器输出的带电粒子的平均功率

．

15.（10分）（2017高三下·绵阳开学考）如图所示的坐标系xOy中，x＜0，y＞0的区域内有沿x轴正方向的匀强电场，x≥0的区域内有垂直于xOy坐标平面向外的匀强磁场，X轴上A点坐标为（﹣L，0），Y轴上B点的坐标为（0，

L）．有一个带正电的粒子从A点以初速度vA沿y轴正方向射入匀强电场区域，经过B点进入匀强磁场区域，然后经x轴上的C点（图中未画出）运动到坐标原点O．不计重力．求：

（1）

粒子在B点的速度vB是多大？

（2）

C点与O点的距离xc是多大？

（3）

匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度的比值是多大？

16.（10分）（2017高二下·衡水期末）如图所示为质谱仪上的原理图，M为粒子加速器，电压为U1=5000V；N为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1=0.2T，板间距离为d=0.06m；P为一个边长为l的正方形abcd的磁场区，磁感应强度为B2=0.1T，方向垂直纸面向外，其中dc的中点S开有小孔，外侧紧贴dc放置一块荧光屏．今有一比荷为

=108C/kg的正离子从静止开始经加速后，恰好通过速度选择器，从a孔以平行于ab方向进入abcd磁场区，正离子刚好经过小孔S打在荧光屏上．求：

（1）粒子离开加速器时的速度v；

（2）速度选择器的电压U2；

（3）正方形abcd边长l．

17.（10分）（2017高二上·黑龙江期末）两块金属板a、b平行放置，板间存在与匀强电场正交的匀强磁场，假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域．一束电子以一定的初速度V0从两板中间沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，无偏转地通过场区，如图所示．已知板长L=10cm，两板间距d=3.0cm，两板间电势差U=150V，v0=2.0×107m/s．

（1）

求磁感应强度B的大小．

（2）

若撤去磁场，求电子穿过电场时偏离入射方向的距离以及电子通过场区后动能增加多少？

（电子比荷为

=1.76×1011C/kg，电子电荷量e=1.60×10﹣19C）

18.（15分）（2018高二上·南宁期中）如图所示，竖直平面坐标系xOy的第一象限有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N，一质量为m的带电小球从y轴上（y＞0）的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点水平进入第四象限，并在电场中运动（已知重力加速度为g）．

（1）判断小球的带电性质并求出其所带电荷量；

（2）P点距坐标原点O至少多高；

（3）若该小球以满足

（2）中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点开始计时，经时间t＝2

小球距坐标原点O的距离s为多远？

19.（15分）（2017高二上·遂宁期末）如图所示，在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一粒子源处在坐标为（0，L）M点能以垂直与电场方向不断发射质量为m、电量为+q、速度为v0的粒子（重力不计），粒子进入磁场后最后又从x轴上坐标为（3L，0）处的P点射入电场，其入射方向与x轴成45°角．求：

（1）

粒子到达P点时的速度v；

（2）

匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B；

（3）

粒子从M点运动到P点所用的时间t．

20.（15分）（2017高二下·射洪开学考）如图所示，圆形匀强磁场半径R=4cm，磁感应强度B2=10﹣2T，方向垂直纸面向外，其上方有一对水平放置的平行金属板M、N，间距为d=2cm，N板中央开有小孔S．小孔位于圆心O的正上方，S与O的连线交磁场边界于A．

=2cm，两金属板通过导线与宽度为L1=0.5m的金属导轨相连，导轨处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B1=1T．有一长为L2=1m的导体棒放在导轨上，导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直．现对导体棒施一力F，使导体棒以v1=8m/s匀速向右运动．有一比荷

=5×107C/kg的粒子（不计重力）从M板处由静止释放，经过小孔S，沿SA进入圆形磁场，求：

（1）

导体棒两端的电压；

（2）

M、N之间场强的大小和方向；

（3）

粒子在离开磁场前运动的总时间（计算时取π=3）．

参考答案

一、单选题（共9题；共19分）

1-1、

2-1、

3-1、

4-1、

5-1、

6-1、

7-1、

8-1、

9-1、

二、多选题（共4题；共12分）

10-1、

11-1、

12-1、

13-1、

三、综合题（共7题；共85分）

14-1、

14-2、

14-3、

15-1、

15-2、

15-3、

16-1、

16-2、

16-3、

17-1、

17-2、

18-1、

18-2、

18-3、

19-1、

19-2、

19-3、

20-1、

20-2、

20-3、