备考2020年高考物理一轮复习：38 带电粒子在复合场中的运动
试卷更新日期：2019-11-07 类型：一轮复习
一、单选题
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1. 如图，一质子以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则（ ）
A、若电子以相同速度v射入该区域，将会发生偏转 B、若质子的速度v′＜v，它将向下偏转而做类似的平抛运动 C、若质子的速度v′＞v，它将向上偏转，其运动轨迹是圆弧线 D、无论何种带电粒子（不计重力），只要都以速度v射入都不会发生偏转2. 如图所示，ACB为固定的光滑半圆形轨道，轨道半径为R，A、B为水平直径的两个端点，AC为1/4 圆弧，MPQO为竖直向下的有界匀强电场（边界上有电场），电场强度的大小 ．一个质量为m，电荷量为-q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道，小球运动过程中电量不变，不计空气阻力，已知重力加速度为g．关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A、若H=R，则小球刚好沿轨道到达C点 B、若H＞R，则小球一定能到达B点 C、若小球到达C点时对轨道压力为6mg，则
D、若H=3R，则小球到达C点时对轨道压力为5mg
3. 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4. 如图，一直角坐标系xOy中，匀强磁场B沿+x轴方向，匀强电场E沿+y轴方向，一电子从坐标原点O静止释放（电子的电荷量为e，质量为m，不计电子的重力），则电子在y轴方向前进的最大距离为（ ）
A、 B、 C、 D、5. 如图所示，长方体玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右侧壁内侧各装一导体片，使溶液中通入沿x轴正向的电流I，沿y轴正向加恒定的匀强磁场B。图中a、b是垂直于z轴方向上水槽的前后两内侧面，则（ ）
A、a处电势高于b处电势 B、a处离子浓度大于b处离子浓度 C、溶液的上表面电势高于下表面的电势 D、溶液的上表面处的离子浓度大于下表面处的离子浓度6. 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处射入一束离子(不计重力)，这些离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分为如图三束，则下列判断正确的是（ ）
A、这三束离子的速度一定不相同 B、这三束离子的比荷一定相同 C、若将这三束离子改为相反电性而其他条件不变的离子则仍能从d孔射出 D、a、b两板间的匀强电场方向一定由b指向a7. 如图，足够长的水平虚线MN上方有一匀强电场，方向竖直向下（与纸面平行）；下方有一匀强磁场，方向垂直纸面向里。一个带电粒子从电场中的A点以水平初速度v0向右运动，第一次穿过MN时的位置记为P点，第二次穿过MN时的位置记为Q点，PQ两点间的距离记为d，从P点运动到Q点的时间记为t。不计粒子的重力，若增大v0 ， 则（ ）
A、t 不变，d 不变 B、t 不变，d 变小 C、t 变小，d 变小 D、t 变小，d 不变二、多选题
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8. 如图所示，质量为m、电荷量为q的微粒，在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A、该微粒带负电，电荷量q=
B、若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子，分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直，它们均做匀速圆周运动
C、如果分裂后，它们的荷质比相同，而速率不同，那么它们运动的轨道半径一定不同
D、只要一分裂，不论它们的荷质比如何，它们都不可能再做匀速圆周运动
9. 如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A、匀强电场的电场强度
B、小球动能的最小值为 
C、小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
D、小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
10. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近（缝隙的宽度远小于盒半径），分别和高频交流电源相连接，使带电粒子每通过缝隙时恰好在最大电压下被加速，最大电压为U。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面，带电粒子在磁场中做圆周运动，粒子通过两盒的缝隙时反复被加速，直到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。利用该加速器分别给质子和 粒子（氦原子核）加速，已知质子、 粒子质量之比为1 4，带电量之比为1 2，则下列说法正确的是（ ）
A、引出的质子和 粒子动能之比为1 1 B、引出的质子和 粒子动量之比为1 1 C、若增大电压U，质子、 粒子被引出的动能都增大 D、质子、 粒子被引出的动能大小与电压U无关。11. 如图所示为一速度选择器，两极板P、Q之间存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.一束粒子流(重力不计)以速度v从a沿直线运动到b，则下列说法中正确的是（ ）
A、粒子的带电性质不确定 B、粒子一定带正电 C、粒子的速度一定等于 D、粒子的速度一定等于12. 如图所示，有一金属块放在垂直于侧面C的匀强磁场中，当有稳恒电流自左向右通过时，下列说法正确的是（ ）
A、金属块上表面的电势高于下表面的电势 B、磁感应强度增大时，金属块上、下两表面间的电势差U增大 C、电流增大时，金属块上、下两表面间的电势差U减小 D、电流不变时，金属块中单位体积内自由电子越多，上、下两表面间的电势差U越小13. 回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示。其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒(D1、D2)，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，D形盒的半径为R。质量为m、电荷量为q的质子从D1半盒的质子源(A点)由静止释放，加速到最大动能Ek后经粒子出口处射出。若忽略质子在电场中加速时间，且不考虑相对论效应，则下列说法正确的是（ ）
A、质子加速后的最大动能Ek与交变电压U大小无关 B、质子在加速器中运行时间与交变电压U大小无关 C、回旋加速器所加交变电压的周期为πR
D、D2盒内质子的轨道半径由小到大之比依次为1︰ ︰
14. 如图所示为环形加速器，整个装置处在垂直于环面向外、大小可调节的匀强磁场中。A、B为两块中间开有小孔的极板，每当质量为m、电荷量为q的带负电的粒子从B板小孔射入两板间时，两板间会加上电压U，使粒子在两板间得到加速，粒子离开两板间后，两板间的电压立即减小为零，粒子始终在环形区域中做半径不变的匀速圆周运动，两板间距离远小于环的半径R，不计粒子的重力，设粒子开始时在B板小孔附近由静止释放加速，下列说法正确的是（ ）
A、粒子每加速一次速度的增量相同 B、粒子可以一直不断地被加速下去 C、电压U越大，粒子获得的最大动能越大 D、粒子被加速n次后，匀强磁场的磁感应强度大小应为
15. 图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于这处电场场强方向的说法中，正确的是（ ）
A、方向向上 B、方向向下 C、粒子带何种电荷未知所以场强方向无法确定 D、粒子无论带何种电荷都能确定场强方向三、综合题
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16. 如图所示，竖直平面内有半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道与长CD = 2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度E=40N/C，方向竖直向上，磁场的磁感应强度B=1.0T，方向垂直纸面向外。两个质量均为m=2.0×10－6kg的小球a和b，a球不带电，b球带q=1.0×10－6C的正电，并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放，运动到D点与b球发生正碰，碰撞时间极短，碰后两球粘合成一体飞入复合场中，最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f=0.1mg，DP =2DN，取g=10m/s2. a、b均可作为质点。（结果保留三位有效数字）求：
(1)、小球在C点对轨道的压力大小；(2)、小球a与b相碰后瞬间速度的大小v；(3)、水平面离地面的高度h．17. 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 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。18. 如图所示，一束质量为m、电荷量为q的粒子，恰好沿直线从两带电平行板正中间通过，沿圆心方向进入右侧圆形匀强磁场区域，粒子经过圆形磁场区域后，其运动方向与入射方向的夹角为θ(弧度)。已知粒子的初速度为v0 ， 两平行板间与右侧圆形区域内的磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向内，两平行板间距为d，不计空气阻力及粒子重力的影响，求：
(1)、两平行板间的电势差U；(2)、粒子在圆形磁场区域中运动的时间t；(3)、圆形磁场区域的半径R。19. 如图，平面直角坐标系xOy内，x<0、y>0区域存在沿x轴正方向的匀强电场E，x>0区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。一比荷 =5×108C/kg的粒子，从点P(－6cm，0)进入电场，初速度v0=8×106m/s，方向沿y轴正方向，一段时间后经点Q(0，16cm)进入磁场。粒子重力不计，求：
(1)、匀强电场的电场强度E；(2)、粒子第一次回到电场时的位置坐标。20. 如图所示，在直角坐标系xOy平面的第一、四象限内各有一个边长为L的正方形匀强磁场区域，第二、三象限区域内各有一个高L、宽2L的长方形匀强磁场，其中第二象限内的磁场方向垂直坐标平面向外，第一、三、四象限的磁场方向垂直坐标平面向里，各磁场的磁感应强度大小均相等，第一象限的x<L、L<y<2L的区域内，有沿y轴正方向的匀强电场．现有一质量为m、电荷量为q的带负电粒子从坐标(L，3L/2)处以初速度v0沿x轴负方向射入电场，射出电场时通过坐标(0，L)点，不计粒子重力．
(1)、求电场强度大小E；(2)、为使粒子进入磁场后途经坐标原点O到达坐标(－L，0)点，求匀强磁场的磁感应强度大小B；(3)、求第(2)问中粒子从进入磁场到坐标(－L，0)点所用的时间．