高考物理一轮复习 专题 带电粒子在复合场中的运动检测题.doc

带电粒子在复合场中的运动基础训练1(2017河南洛阳统考)如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压u加速后垂直进入磁感应强度为b的匀强磁场中，粒子在磁场中转半个圆后打在p点，设opx，能够正确反映x与u之间的函数关系的是()2(2017浙江宁波期末)如图所示的平行板之间，电场强度e和磁感应强度b相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子(不计重力)射入后发生偏转的情况不同这种器件能把具有特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器下列关于速度选择器的说法正确的是()a这个特定速度与粒子的质量有关b这个特定速度与粒子的比荷有关c从右向左以特定速度射入的粒子有可能沿直线穿出速度选择器d从左向右以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器3(2017山西四校联考)如图所示，有一金属块放在垂直于表面c的匀强磁场中，当有稳恒电流沿平行平面c的方向通过时，下列说法正确的是()a金属块上表面m的电势高于下表面n的电势b电流增大时，m、n两表面间的电压u增大c磁感应强度增大时，m、n两表面间的电压u减小d金属块中单位体积内的自由电子数越少，m、n两表面间的电压u越小4(2017浙江名校联考)质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成角从o点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到a，下列说法中正确的是()a该微粒一定带负电荷b微粒从o到a的运动可能是匀变速运动c该磁场的磁感应强度大小为d该电场的场强为bvcos 5(多选)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的时间会变短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6(2017四川凉山州一诊)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，其构造原理如图所示，离子源s产生质量为m、电荷量为q、初速度为0的某种正离子，离子经过电压u加速后形成离子流，然后从s1处垂直于磁场进入矩形abcd区域内的匀强磁场中，运动半周到达记录它的照相底片上的p点，已知p与s1的距离为x，离子形成的等效电流为i.求：(1)磁场的磁感应强度；(2)在时间t内到达照相底片p上的离子个数能力提升7(2017辽宁五校联考)(多选)有一个带电荷量为q、重力为g的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为b，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是()a一定做曲线运动b不可能做曲线运动c有可能做匀加速直线运动d有可能做匀速直线运动8(2017山东德州期末)(多选)如图所示是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个d形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连现分别加速氘核(h)和氦核(he)，下列说法中正确的是()a它们的最大速度相同b它们的最大动能相同c两次所接高频电源的频率相同d仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能9(2017辽宁五校协作体联考)如图所示，在xoy平面第一象限内有平行于y轴的匀强电场和垂直于xoy平面的匀强磁场，匀强电场的电场强度为e.一带电荷量为q的小球从y轴上离坐标原点距离为l的a点处，以沿x轴正方向的初速度进入第一象限，如果电场和磁场同时存在，小球将做匀速圆周运动，并从x轴上距坐标原点的c点离开磁场如果只撤去磁场，并且将电场反向，带电小球以相同的初速度从a点进入第一象限，仍然从x轴上距坐标原点的c点离开电场求：(1)小球从a点出发时的初速度大小；(2)磁感应强度b的大小10(2017山西大同联考)如图所示，在平面直角坐标系内，第一象限的等腰三角形mnp区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场一质量为m、带电荷量为q的带电粒子从电场中q(2h，h)点以速度v0水平向右射出，经坐标原点o射入第一象限，最后以垂直于pn的方向射出磁场已知mn平行于x轴，n点的坐标为(2h,2h)，不计粒子的重力，求：(1)电场强度的大小；(2)磁感应强度的大小；(3)粒子在磁场中的运动时间11(2015重庆卷)如图所示为某种离子加速器的设计方案两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场其中mn和mn是间距为h的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔o和o，onond，p为靶点，opkd(k为大于1的整数)极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为u.质量为m、带电量为q的正离子从o点由静止开始加速，经o进入磁场区域当离子打到极板上on区域(含n点)或外壳上时将会被吸收两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过，忽略相对论效应和离子所受的重力求：(1)离子经过电场仅加速一次后能打到p点所需的磁感应强度大小；(2)能使离子打到p点的磁感应强度的所有可能值；(3)打到p点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间参考答案1.答案：b解析：带电粒子经电压u加速，由动能定理，qumv2，垂直进入磁感应强度为b的匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，qvbm，而r，联立解得x.由此可知能够正确反映x与u之间的函数关系的是选项b中图象2.答案：d解析：当带电粒子能从左向右匀速直线穿过时，电场力和洛伦兹力反向，且eqqvb，解得v，该速度与粒子的质量和带电荷量无关，a、b错误；当粒子从右向左运动时，电场力和洛伦兹力的方向相同，粒子不可能沿直线穿过，c错误，d正确3.答案：b解析：由左手定则可知，金属块通有图示电流时，自由电子受到向上的洛伦兹力，向m面偏转，故上表面m电势低于下表面n的电势，a项错误；最终电子在洛伦兹力和电场力作用下处于平衡，即evbe，则有ubvd，由此可知，磁感应强度增大时，m、n两表面间的电压增大，c项错误；由电流的微观表达式inesv可知，电流增大说明自由电子定向移动速率v增大，所以m、n两表面间的电压增大，b项正确；电流一定时，金属块中单位体积内的自由电子数n越少，自由电子定向移动的速率一定越大，所以m、n两表面间的电压增大，d项错误4.答案：a解析：若微粒带正电q，它受竖直向下的重力mg、向左的电场力qe和斜向右下的洛伦兹力qvb，可知微粒不能做直线运动据此可知微粒应带负电q，它受竖直向下的重力mg、向右的电场力qe和斜向左上的洛伦兹力qvb.又知微粒恰好沿着直线运动到a，可知微粒应该做匀速直线运动，则选项a正确，b错误；由平衡条件得cos ，sin ，得磁场的磁感应强度b，电场的场强e，故选项c、d错误5.答案：bd解析：由r可知，质子经加速后的最大速度与回旋加速器的最大半径有关，而与交变电压u无关，故a错误；增大交变电压，质子加速的次数减少，所以质子在回旋加速器中的运行时间变短，b正确；为了使质子能在回旋加速器中加速，质子的运动周期应与交变电压的周期相同，c错误；由nqumv 以及rn可得质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为，d正确6.答案：(1)，方向垂直于纸面向外(2)解析：(1)加速过程中有qumv2，在磁场中偏转过程中有x2r，qvbm.联立解得：b，由左手定则可判断出磁场方向垂直于纸面向外(2)时间t内，n，又qit，可得n.7.答案：a解析：带电小球在没有进入复合场前做自由落体运动，进入磁场后，受竖直向下的重力gmg、水平向左的电场力f电qe与水平向右的洛伦兹力f洛qbv，重力与电场力大小和方向保持恒定，但因为速度大小会发生变化，所以洛伦兹力大小和方向会发生变化，所以一定会做曲线运动，a正确，b、c、d错误8.答案：ac解析：由r得最大速度v，两粒子的相同，所以最大速度相同，a正确；最大动能ekmv2，因为两粒子的质量不同，最大速度相同，所以最大动能不同，b错误；高频电源的频率f，因为相同，所以两次所接高频电源的频率相同，c正确；粒子的最大动能与高频电源的频率无关，d错误9.答案：(1)(2)解析：(1)由带电小球做匀速圆周运动知mgqe所以电场反向后，由牛顿第二定律有mgqema小球做类平抛运动有lat2v0t由联立得v0.(2)带电小球做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，则qv0b由几何知识得(lr)22r2由得b.10.答案：(1)(2)(3)解析：(1)由几何关系可知粒子的水平位移为2h，竖直位移为h，由平抛运动规律得2hv0t，hat2，由牛顿第二定律可知eqma，联立解得e.(2)粒子到达o点，沿y方向的分速度vyatv0，则速度与x正方向的夹角满足tan 45，粒子从mp的中点垂直于mp进入磁场，垂直于np射出磁场，粒子在磁场中的速度vv0，轨道半径rh，又bqvm，解得b.(3)由题意得，带电粒子在磁场中转过的角度为45，故运动时间tt.11.答案：(1)(2)(n1,2,3，k21)(3)h解析：(1)离子经一次加速的速度为v0，由动能定理得qumv离子的轨道半径为r0，则r0kd由洛伦兹力提供向心力，qv0bm联立式得b.(2)设离子在电场中经过n次加速后到达p点，根据动能定理和牛顿第二定律得nqumvqvnbmrn联立式解得vn ，b当离子经过第一次加速，在磁场中偏转时qumvqv1bm联立式解得r1由于r