2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：37 带电粒子在复合场中的运动
试卷更新日期：2020-10-30 类型：一轮复习
一、单选题
-
1. 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（ ）
A、离子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 B、离子从磁场中获得能量 C、增大加速电场的电压，其余条件不变，离子离开磁场的动能将增大 D、增大加速电场的电压，其余条件不变，离子在D型盒中运动的时间变短2. 如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面MN间电压为U。已知自由电子的电量为e。下列说法正确的是（ ）
A、M板比N板电势高 B、导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C、导体中自由电子定向移动的速度为 D、导体单位体积内的自由电子数为3. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是磁流体发电机的示意图。平行金属板P、Q间距为d、面积为S，两金属板和电阻R连接。一束等离子体以恒定速度v0垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，电路稳定时电阻R两端会产生恒定电势差U．假定等离子体在两板间均匀分布，忽略边缘效应，则等离子体的电导率δ（电阻率的倒数）的计算式是（ ）
A、 B、 C、 D、4. 速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中 ，则下列说法正确的是（ ）
A、甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B、甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C、能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于 D、若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3：25. 如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点（ ）
A、带有电荷量为 的正电荷 B、沿圆周逆时针运动 C、运动的周期为 D、带电粒子机械能守恒6. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd沿水平方向。已知小球所受电场力与重力大小相等，现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（ ）
A、小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动 B、当小球运动到c点时，洛伦兹力最大 C、小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大 D、小球从b点到c点，电势能增大，动能先增大后减小7. 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8. 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
9. 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
-
10. 半导体内导电的粒子一“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体，如图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生霍尔电势差 ，若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是（ ）
A、如果上表面电势低，则该半导体为N型半导体 B、如果上表面电势低，则该半导体为P型半导体 C、其它条件不变，增大c时， 增大 D、样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为11. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，得到广泛应用．如图为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷定向运动形成，下列说法正确的是（ ）
A、M点电势比N点电势高 B、用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度 C、用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量 D、若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比例12. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘固定圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bOd沿水平方向。已知小球重力为电场力的2倍。现将小球从a点由静止释放，则小球（ ）
A、不能越过d点继续沿环向上运动 B、在c点受到的洛伦兹力比在b点受到的洛伦兹力大 C、从a点到b点过程中，重力势能减小，电势能增大 D、从c点到d点过程中，电势能变化量小于重力势能变化量13. 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R。两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子，在加速器中被加速，加速电压为U。下列说法正确的是（ ）
A、交变电场的周期为 B、粒子射出加速器的速度大小与电压U成正比 C、粒子在磁场中运动的时间为 D、粒子第1次经过狭缝后进入磁场的半径为14. 如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器，然后通过狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B′)，最终打在A1A2上，粒子重力不计。下列表述正确的是（ ）
A、粒子带负电 B、能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 C、粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷 越大 D、所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同15. 如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，不计摩擦阻力，则以下说法中正确的是（ ）
A、液滴一定带正电 B、液滴在C点时的动能最大 C、从A到C过程液滴的电势能增大 D、从C到B过程液滴的机械能增大16. 在做科学研究时，可以通过“速度选择器”把特定速率的粒子筛选出来，其原理如图所示。在间距为d的两平行金属板上加上电压U，磁场垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，一束粒子沿OO'（两金属板中轴线）方向由O点射入两极板之间，若粒子重力不计，则（ ）
A、能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，一定带正电 B、能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，一定为带电粒子且速率为 C、能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，若为带电粒子其速率一定为 D、能沿OO'直线运动，从O'点离开的带电粒子，一定无法沿O'O直线做反向运动17. 如图所示，图中甲部分为速度选择器，不论什么粒子（重力不计）只要以某一速率v0沿图示方向射入，便可以沿直线穿过。图中乙部分为偏转磁场B2 ， 今有一带电粒子以速率v1（v1≠v0 ， 方向与v0相同）射入速度选择器，穿过速度选择器后速率变为v2 ， 沿图示的轨道飞入偏转磁场B2。则下述关系式中可能成立的是（ ）
A、v1＞v0＞v2 B、v0＜v1＜v2 C、v1＞v2＞v0 D、v0＞v2＞v118. 如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从M点水平射入场区，经一段时间运动到N点，关于小球由M到N的运动，下列说法正确的是（ ）
A、小球可能做匀变速运动 B、小球一定做变加速运动 C、小球动能可能不变 D、小球机械能守恒三、综合题
-
19. 如图所示，在长度足够长、宽度d=5cm的区域MNPQ内，有垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度B=0.33T．水平边界MN上方存在范围足够大的竖直向上的匀强电场，电场强度E=200N/C．现有大量质量m=6.6×10﹣27kg、电荷量q=3.2×10﹣19C的带负电的粒子，同时从边界PQ上的O点沿纸面向各个方向射入磁场，射入时的速度大小均为V=1.6×106m/s，不计粒子的重力和粒子间的相互作用．求：
(1)、求带电粒子在磁场中运动的半径r；(2)、求与x轴负方向成60°角射入的粒子在电场中运动的时间t；(3)、当从MN边界上最左边射出的粒子离开磁场时，求仍在磁场中的粒子的初速度方向与x轴正方向的夹角范围，并写出此时这些粒子所在位置构成的图形的曲线方程．20. 如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的，且宽度相等均为d，电场方向在纸平面内竖直向下，而磁场方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子从O点以速度v0沿垂直电场方向进入电场，从A点出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致，已知d、v0(带电粒子重力不计)，求：
(1)、粒子从C点穿出磁场时的速度大小v；(2)、电场强度E和磁感应强度B的比值 .21. 如图所示的xOy坐标系中，在第Ⅰ象限内存在沿y轴负向的匀强电场，第IV象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点垂直进入匀强电场，经过x轴上的Q点以速度 可进入磁场，方向与x轴正向成30°。若粒子在磁场中运动后恰好能再回到电场，已知 =3L，粒子的重力不计，电场强度E和磁感应强度B大小均未知。求
(1)、OP的距离(2)、磁感应强度B的大小(3)、若在O点右侧2L处放置一平行于y轴的挡板，粒子能击中挡板并被吸收，求粒子从P点进入电场到击中挡板的时间22. 如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第二、三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第一、四象限内存在半径为L的圆形匀强磁场，磁场方向垂直于坐标平面向外。一个比荷（q/m）为K的带正电的粒子从第三象限中的Q（-2L，-L）点以速度 沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入磁场，从P（2L，0）点射出磁场。不计粒子重力，求：
(1)、电场强度E；(2)、从P点射出时速度 的大小；(3)、粒子在磁场与电场中运动时间之比．23. 如图所示，在空间坐标系x<0区域中有竖直向上的匀强电场E1 ， 在一、四象限的正方形区域CDEF内有方向如图所示的正交的匀强电场E2和匀强磁场B，已知CD=2L，OC=L，E2 =4E1。在负x轴上有一质量为m、电量为+q的金属a球以速度v0沿x轴向右匀速运动，并与静止在坐标原点O处用绝缘细支柱支撑的（支柱与b球不粘连、无摩擦）质量为2m、不带电金属b球发生弹性碰撞。已知a、b 球体积大小、材料相同且都可视为点电荷，碰后电荷总量均分，重力加速度为g，不计a、b球间的静电力，不计a、b球产生的场对电场、磁场的影响，求：
(1)、碰撞后，a、b球的速度大小；(2)、a、b碰后，经 时a球到某位置P点，求P点的位置坐标；(3)、a、b碰后，要使 b球不从CD边界射出，求磁感应强度B的取值。