高考物理大二轮复习 考前特训 考点12 带电粒子在匀强磁场、复合场中的运动.doc

考点12带电粒子在匀强磁场、复合场中的运动1.如图1所示，直角三角形aco区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为b，其中aoc30，ac边的长度为l.质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)从a点沿ao方向射入磁场要使粒子能从ac边射出磁场，该粒子的速度不能超过()图1a.b.c.d.答案b解析带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据题意画出粒子以最大速度运动时的运动轨迹，如图所示，根据几何关系rl，由洛伦兹力提供向心力，则qvbm，r，联立得v，选项b正确2(2017甘肃兰州市模拟)如图2所示，一质量为m，带电量为q的粒子，以速度v垂直射入一有界匀强磁场区域内，速度方向跟磁场左边界垂直，从右边界离开磁场时速度方向偏转角30，磁场区域的宽度为d，则下列说法正确的是()图2a该粒子带正电b磁感应强度bc粒子在磁场中做圆周运动的半径rdd粒子在磁场中运动的时间t答案d解析由左手定则可知，该粒子带负电，a错误；分别作出入射方向和出射方向的垂线，交点为圆周运动的圆心o，如图所示，由几何关系可得，圆心角30，半径r2d，c错误；由洛伦兹力提供向心力，qvbm，得r，将r2d带入可得b，b错误；粒子做圆周运动的周期t，将b代入可得t，则粒子在磁场中的运动时间tt，d正确3 (2017北京西城区模拟)质谱仪是测量带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具如图3所示，带电粒子从容器a下方的小孔s1飘入电势差为u的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过s3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为b的匀强磁场中，最后打到照相底片d上，现有某种元素的三种同位素的原子核由容器a进入质谱仪，最后分别打在底片p1、p2、p3三个位置不计粒子重力则打在p1处的粒子()图3a质量最小 b比荷最小c动能最小 d动量最小答案b解析打在p1处的粒子偏转半径r最大，则粒子加速时，有uqmv2；粒子偏转时bqvm，则r，则p1对应的比荷最小，选项b正确4(多选)(2017甘肃兰州市模拟)如图4所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体(带有等量正、负电荷的高速粒子流)喷射入磁场在磁场中有两块金属板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为v，两金属板间距离为d，板的面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，方向与速度方向垂直，负载电阻为r.当发电机稳定发电时电动势为e，电流为i，则下列说法正确的是()图4aa板为发电机的正极b其他条件一定时，v越大，发电机的电动势e越大c其他条件一定时，s越大，发电机的电动势e越大d板间等离子体的电阻率为(r)答案bd解析大量带正电和带负电的微粒射入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集在b板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到a板上，故a板相当于电源的负极，b板相当于电源的正极，故a错误；发电机稳定发电时，洛伦兹力和电场的电场力平衡，故bqvq，解得：ebdv，所以b正确，c错误；根据闭合电路欧姆定律得，板间等离子体的电阻rrr，由电阻定律得，r，解得(r)，故d正确5(多选)(2017山东烟台市模拟)如图5所示，金属板放在垂直于它的匀强磁场中，当金属板中有电流通过时，在金属板的上表面a和下表面a之间会出现电势差，这种现象称为霍尔效应若匀强磁场的磁感应强度为b，金属板宽度为h、厚度为d，通有电流i，稳定状态时，上、下表面之间的电势差大小为u.则下列说法中正确的是()图5a在上、下表面形成电势差的过程中，电子在洛伦兹力作用下向上表面a聚集b达到稳定状态时，金属板上表面的电势高于下表面a的电势c上、下表面之间的电势差大小u与金属板通过的电流大小有关d上、下表面之间的电势差大小u与金属板的长度有关答案ac解析电流向右、磁场向内，根据左手定则，安培力方向向上，电流是电子的定向移动形成的，故洛伦兹力也向上则上极板聚集负电荷，下极板带正电荷，故下极板电势较高，a正确，b错误；电子最终达到平衡状态，有：evbe，则：uvbh.电流的微观表达式：inevsnevhd，则：v，代入得：ubh，则上、下表面之间的电势差大小u与金属板通过的电流大小有关，与金属板的宽度有关，故c正确，d错误6(多选)(2017福建龙岩市模拟)如图6所示，空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由a点进入这个区域沿直线运动，从c点离开区域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从b点离开场区；如果将电场撤去，其他条件不变，则这个粒子从d点离开场区已知bccd，设粒子在上述三种情况下，从a到b、从a到c和从a到d所用的时间分别是t1、t2和t3，离开三点时的动能分别是ek1、ek2、ek3，粒子重力忽略不计，以下关系式正确的是()图6at1t2t3bt1t2t3cek1ek2ek2ek3答案ad解析当电场、磁场同时存在时，粒子做匀速直线运动，则qeqvb，当只有电场时，粒子从b点射出，做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，所以t1t2；当只有磁场时，粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，速度大小不变，但路程变长，有t2t3，因此a正确，b错误；粒子从b点射出时，电场力做正功，动能变大，故c错误，d正确7(多选)(2017陕西汉中市4月模拟)如图7所示，aob为一边界为圆弧的匀强磁场区域，圆弧半径为r，o点为圆心，d点为边界ob的中点，c点为ab边界上一点，且cd平行于ao.现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度垂直射入磁场(不计粒子重力)，其中粒子1从a点正对圆心o射入，恰从b点射出，粒子2从c点沿cd射入，从某点离开磁场，则()图7a粒子2在磁场中的轨道半径等于rb粒子2一定不从b点射出磁场c粒子1与粒子2在磁场中的运动时间之比为32d粒子1与粒子2离开磁场时速度方向相同答案ac解析粒子1从a点正对圆心射入，恰从b点射出，粒子在磁场中运动的圆心角为90，粒子轨道半径等于bo，粒子2从c点沿cd射入其运动轨迹如图所示，设对应的圆心为o1，运动轨道半径也为bor，连接o1c、o1b，o1cob是平行四边形，o1bco，则粒子2一定从b点射出磁场，故a正确，b错误；粒子1的速度偏角为90，粒子1在磁场中转过的圆心角190，连接pb，可知p为o1c的中点，由数学知识可知，2bo1p60，两粒子的速度偏角不同，粒子在磁场中运动的周期t，两粒子的周期相等，粒子在磁场中的运动时间tt，运动时间之比t1t212906032，故c正确，d错误8(多选)(2017山东济宁市模拟)如图8所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度大小为b的匀强磁场，在x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为的匀强磁场一带负电的粒子(不计重力)从原点o与x轴成30角斜向上射入磁场，且在x轴上方运动的半径为r.则()图8a粒子经偏转一定能回到原点ob粒子完成一次周期性运动的时间为c粒子射入磁场后，第二次经过x轴时与o点的距离为3rd粒子在x轴上方和下方的磁场中运动的半径之比为12答案cd解析由左手定则，可以判断带负电的粒子在x轴上方沿顺时针方向做圆周运动，到达x轴下方后与x轴成30，由