2020届高考物理总复习9专题二带电粒子在复合场中的运动针对训练（含解析）新人教版.docx

9 专题二带电粒子在复合场中的运动1(多选)如图225是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()图225A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小解析：质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，故A选项正确；速度选择器中电场力和洛伦兹力是一对平衡力，即：qvBqE，故v，根据左手定则可以确定，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，故B错误、C正确；粒子在匀强磁场中运动的半径r，即粒子的比荷，由此看出粒子的运动半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越大，故D错误答案：AC2(2019年衡水市冀州中学检测)如图226为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场，如图所示，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()图226A带电粒子每运动一周被加速两次B带电粒子每运动一周P1P2P3P4C加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D加速电场方向需要做周期性的变化解析：带电粒子只有经过AC板间时被加速，即带电粒子每运动一周被加速一次电场的方向没有改变，则在AC间加速，故A、D错误；根据r得，则P1P22(r2r1)，因为每转一圈被加速一次，根据vv2ad，知每转一圈，速度的变化量不等，且v3v2v2v1，则P1P2P3P4，故B错误；当粒子从D形盒中出来时，速度最大，根据r得，v，知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关，故C正确答案：C3(2019年邢台期中)(多选)一质量为m的微粒带负电荷，电荷量大小是q，如图227所示，将它以一定初速度在磁场中P点释放以后做匀速直线运动，已知匀强磁场的磁感应强度为B，空气对微粒的阻力大小恒为f，则关于微粒的运动下列描述中正确的是()图227A微粒不可能沿竖直方向运动B微粒可能沿水平方向运动C微粒做匀速运动时的速度v大小为D微粒做匀速运动时的速度v大小为解析：微粒受竖直向下的重力mg、与速度方向相反的阻力f、与速度方向垂直的洛伦兹力作用而做匀速直线运动，微粒所受合外力为零，如果微粒沿竖直方向运动，由左手定则可知，微粒所受洛伦兹力沿水平方向，所受合力不可能为零，则微粒不可能沿竖直方向运动，故A正确；如果微粒沿水平方向运动，则微粒所受空气阻力f沿水平方向，微粒所受合外力不可能为零，故B错误；空气阻力f与洛伦兹力垂直，由平衡条件可得qvB，则微粒运动的速度大小为v，故C正确，D错误答案：AC4(2019年江西八校联考)(多选)如图228所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m、电荷量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中 ()图228A小球的加速度一直减小B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是vD下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v解析：对小球受力分析如图229所示，则mg(qEqvB)ma，随着v的增加，小球加速度先增大，当qEqvB时达到最大值，amaxg，继续运动，mg(qvBqE)ma，随着v的增大，a逐渐减小，故A错误；因为有摩擦力做功，机械能与电势能总和在减小，故B错误；若在前半段达到最大加速度的一半，则mg(qEqvB)m，得v；若在后半段达到最大加速度的一半，则mg(qvBqE)m，得v，故C、D正确图229答案：CD5(2019年大庆模拟)如图230所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是()图230A适当减小电场强度EB适当减小磁感应强度BC适当增大加速电场极板之间的距离D适当减小加速电压U解析：要使电子在复合场中做匀速直线运动，有EqqvB.根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下，故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力适当减小电场强度E，即可以减小电场力，选项A正确；适当减小磁感应强度B，可以减小洛伦兹力，选项B错误；适当增大加速电场极板之间的距离，根据eUmv2可得v ，由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，选项C错误；同理，适当减小加速电压U，可以减小电子进入复合场中的速度v，从而减小洛伦兹力，选项D错误答案：A6如图231所示是磁流体发电机原理示意图A、B极板间的磁场方向垂直于纸面向里等离子束从左向右进入板间下述说法正确的是()图231AA板电势高于B板，负载R中电流向上BB板电势高于A板，负载R中电流向上CA板电势高于B板，负载R中电流向下DB板电势高于A板，负载R中电流向下解析：等离子束指的是含有大量正、负离子，整体呈中性的离子流，进入磁场后，正离子受到向上的洛伦兹力向A板偏，负离子受到向下的洛伦兹力向B板偏这样正离子聚集在A板，而负离子聚集在B板，A板电势高于B板，电流方向从ARB.答案：C7. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图232所示由于血液中的正、负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图232A1.3 m/s，a正、b负B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正D2.7 m/s，a负、b正解析：血液中的粒子在磁场的作用下会在a、b之间形成电势差，当电场给粒子的力与洛伦兹力大小相等时达到稳定状态(与速度选择器原理相似)，血流速度v1.3 m/s，又由左手定则可得a为正极，b为负极，故选A.答案：A8(2019年江西南昌三校四联)中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图233所示，厚度为h、宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法正确的是()图233A上表面的电势高于下表面的电势B仅增大h时，上下表面的电势差增大C仅增大d时，上下表面的电势差减小D仅增大电流I时，上下表面的电势差减小解析：因电流方向向右，则金属导体中的自由电子是向左运动的，根据左手定则可知上表面带负电，则上表面的电势低于下表面的电势，A选项错误；当电子达到平衡时，电场力等于洛伦兹力，即qqvB，又Inqvhd(n为导体单位体积内的自由电子数)，得U，则仅增大h时，上下表面的电势差不变；仅增大d时，上下表面的电势差减小；仅增大I时，上下表面的电势差增大，故C正确，B、D错误答案：C9(2019年河南开封一模)如图234所示，真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域，半径为R0.5 m，磁场垂直纸面向里在yR的区域存在沿y方向的匀强电场，电场强度为E1.0105 V/m.在M点有一正粒子以速率v1.0106 m/s沿x方向射入磁场，粒子穿出磁场进入电场，速度减小至0后又返回磁场，最终又从磁场离开已知粒子的比荷为1.0107 C/kg，粒子重力不计图234(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小；(2)求沿x方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程解析：(1)沿x方向射入磁场的粒子在进入电场后，速度减小到0，粒子一定是从如图235所示的P点竖直向上射出磁场，逆着电场线运动，所以可得粒子在磁场中做圆周运动的半径rR0.5 m图235根据Bqv，得B，代入数据得B0.2 T.(2)粒子返回磁场后，经磁场偏转后从N点射出磁场，MN为直径，粒子在磁场中的路程为二分之一圆周长，即s1R设粒子在电场中运动的路程为s2，根据动能定理得Eqmv2，s2则总路程sR，代入数据得s(0.51)m.答案：(1)0.2 T(2)(0.51)m10如图236甲所示，长为L的平行金属板M、N水平放置，两板之间的距离为d，两板间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一个带正电的质点，沿水平方向从两板的正中央垂直于磁场方向进入两板之间，重力加速度为g.图236(1)若M板接直流电源正极，N板接负极，电源电压恒为U，带电质点以恒定的速度v匀速通过两板之间的复合场(电场、磁场和重力场)，求带电质点的电荷量与质量的比值；(2)若M、N接如图236乙所示的交变电流(M板电势高时U为正)，L0.5 m，d0.4 m，B0.1 T，质量为m1104 kg、带电荷量为q2102 C的带正电质点以水平速度v1 m/s，从t0时刻开始进入复合场，g10 m