高考物理专题冲刺 专题18 带电粒子在复（组）合场中的运动（含解析）

为深入贯彻落实党的十九大精神和习近平总书记的重要指示精神，保障人民安居乐业、社会安定有序、国家长治久安、进一步巩固党的执政基础，束城镇深入贯彻全市扫黑除恶会议精神，强化措施，深入扎实开展扫黑除恶专项斗争专题18 带电粒子在复（组）合场中的运动第I卷一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）1. 如图所示，两平行、正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转。若带电粒子所受重力可忽略不计，仍按上述方式将带电粒子射入两板间，为使其向下偏转，下列措施中可能可行的是() A.仅增大带电粒子射入时的速度B.仅增大两金属板所带的电荷量C.仅减小粒子所带电荷量D.仅改变粒子的电性【答案】ABD【题型】多选题【难度】较易2. 光滑绝缘水平面上有一个带电质点正在以速度v向右运动。如果加一个竖直向下的匀强磁场，经过一段时间后，该质点的速度第一次变为与初始时刻的速度大小相等、方向相反；如果不加匀强磁场而改为加一个沿水平方向的匀强电场，经过相同的一段时间后，该质点的速度也第一次变为与初始时刻的速度大小相等、方向相反，则所加的匀强磁场的磁感应强度B和所加的匀强电场的电场强度E的比值为()A. B. C. D. 【答案】A【题型】选择题【难度】一般3.如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面、磁感应强度大小可调的均匀磁场，带电粒子可在环中做圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板准备进入A、B之间时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速；每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场的加速下动能不断增大，而在环形磁场中绕行半径不变。若粒子通过A、B板的时间不可忽略，则能定性反映A板电势U和环形区域内的磁感应强度B随时间t变化的关系的是()【答案】BC【解析】由题意可知，粒子在加速电场中运动时，两板电势差不变，故场强不变，带电粒子所受电场力不变，加速度不变，而粒子进入电场时的初速度不断变大，则在两板间运动的时间不断变短；粒子进入磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，即qvB=，解得B=，随着粒子速度不断增大，且其轨迹半径保持不变，故磁感应强度应不断增大，又由圆周运动规律T=可知，带电粒子在磁场中运动的周期不断减小，综上知B、C正确，A、D错误。【题型】多选题【难度】较易4.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍此离子和质子的质量比约为()A11 B12C121 D144【答案】D【题型】选择题【难度】一般5.磁流体发电是一项新兴技术如图表示了它的原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子，而从整体来说呈电中性)喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压如果射入的等离子体速度均为v，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间，其电阻率为，当发电机稳定发电时，A、B就是一个直流电源的两个电极下列说法正确的是() A图中A板是电源的负极BA、B间的电压即为该发电机的电动势C正对面积S越大，该发电机电动势越大D电阻R越大，该发电机输出效率越高【答案】AD【题型】多选题【难度】一般6. 粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频交流电的频率为f，加速器的电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为+e，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确是()A.质子被加速后的最大速度不能超过2RfB.加速的质子获得的最大动能随加速电压U增大而增大C.质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D.不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速粒子【答案】AC【解析】由半径公式R=可知质子的最大速度v=，且满足周期T=，得最大速度v=2fR，可知质子被加速后的最大速度与加速电压U无关，则其获得的最大动能也与加速电压U无关，故A正确、B错误；质子在电场中加速，根据动能定理，第一次通过狭缝时，有qU=m，第二次通过狭缝时，有qU=m-m，由两式可得v2v1=1，故C正确；质子的电荷数和质量数都是1，粒子(氦核He)的电荷数为2，质量数为4，两种粒子的比荷并不相等，由周期公式T=可知两种粒子的周期也不相等，不改变磁感应强度B和交流电的频率f，则不满足粒子做圆周运动的周期与交流电的周期相等，该加速器就不能加速粒子，故D错误。【题型】多选题【难度】一般7. 如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH=k，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则()A.霍尔元件前表面的电势低于后表面B.若电源的正负极对调，电压表将反偏C.IH与I成正比D.电压表的示数与RL消耗的电功率成正比【答案】CD【题型】多选题【难度】较难8. 如图所示，空间中存在一水平方向匀强电场和一水平方向匀强磁场，且电场方向和磁场方向相互垂直。在电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60夹角且处于竖直平面内。一质量为m，带电量为+q的小球套在绝缘杆上。初始，给小球一沿杆向下的初速度v0，小球恰好做匀速运动，电量保持不变。已知，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E=，则以下说法正确的是()A.小球的初速度为v0= B.若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止C.若小球的初速度为，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止D.若小球的初速度为，则运动中克服摩擦力做功为 【答案】AC得小球的初速度为v0=，选项A正确；若小球的初速度为，此时F洛2mg，小球会受到摩擦力的作用，该力阻碍小球的运动，故小球的速度会减小，但当小球的速度减小到v=时，小球受力平衡，以后小球做匀速运动，所以选项B错误；若小球的初速度为，此时F洛0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B1；第三象限同时存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小为B2，电场强度大小为E。x0的区域固定一与x轴成30角的绝缘细杆。一穿在细杆上的带电小球a沿细杆匀速滑下，从N点恰能沿圆周轨道运动到x轴上的Q点，且速度方向垂直于x轴。已知Q点到坐标原点O的距离为l，重力加速度为g，B17E， B2E.空气阻力忽略不计。 (1)求带电小球a的电性及其比荷；(2)求带电小球a与绝缘细杆的动摩擦因数；(3)当带电小球a刚离开N点时，从y轴正半轴距原点O为h的P点(图中未画出)以某一初速度平抛一个不带电的绝缘小球b，b球刚好运动到x轴时与向上运动的a球相碰，则b球的初速度为多大？【答案】(1) (2) (3) (2)带电小球a从N点运动到Q点的过程中，设运动半径为R，有：qvB2 由几何关系有RRsin l联立解得v 带电小球a在杆