银川市2020年高考物理一轮复习：38 带电粒子在复合场中的运动(I)卷

银川市2020年高考物理一轮复习：38 带电粒子在复合场中的运动（I）卷
姓名:________ 班级:________ 成绩:________
一、单选题 (共7题；共14分)
1. （2分）如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L=9.1cm，中点O与S间的距离d＝4.55cm，MN与SO直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝
2.0×10－4T，电子质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝－1.6×10－19C，不计电子重力。

电子源发射速度v＝1.6×106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则（）
A . θ＝90°时，l＝9.1cm
B . θ＝60°时，l＝9.1cm
C . θ＝45°时，l＝4.55cm
D . θ＝30°时，l＝4.55cm
2. （2分）如图所示，实线表示在竖直平面内匀强电场的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场垂直纸面向里，有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动，l与水平方向成β角，且α>β，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（）
A . 液滴可能做匀减速直线运动
B . 液滴可能带负电
C . 电场线方向一定斜向下
D . 液滴一定做匀速直线运动
3. （2分） (2017高二上·黑龙江期末) 如图所示，一带电粒子沿x轴正方向进入一个垂直纸面向里的匀强磁场中，若要使该粒子所受合外力为零（重力不计），应该加的匀强电场的方向是（）
A . +y方向
B . ﹣y方向
C . ﹣x方向
D . 因不知q的正负，无法确定
4. （2分）在粒子散射实验中，电子对粒子运动的影响可以忽略，这是因为与粒子相比，电子（）
A . 电量太小
B . 速度太小
C . 体积太小
D . 质量太小
5. （2分） (2019高二上·浑源月考) 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子，而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板 A、B ，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下述说法正确的是（）
A . A 板带正电
B . 有电流从 a 经用电器流向 b
C . 金属板 A、B 间的电场方向向下
D . 等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力
6. （2分）如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置的示意图．速度选择器（也称滤速器）中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面向里，分离器中磁感应强度B2的方向垂直纸面向外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若，，在不计重力的情况下，则分别打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是（）
A . 乙甲丙丁
B . 甲丁乙丙
C . 丙丁乙甲
D . 丁甲丙乙
7. （2分） (2017高二上·长春期末) 如图所示，有一磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场，一束电子流以初速度v0从水平方向射入，为了使电子流经过磁场时不偏转（不计重力），则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，这个电场的方向大小和方向是（）
A . ，竖直向上
B . ，水平向左
C . Bv0 ，垂直纸面向外
D . Bv0 ，垂直纸面向里
二、多选题 (共8题；共24分)
8. （3分） (2016高二上·泰州期中) 如图所示，一质量为m，电荷量为q的带正电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽敞绝缘隧道中，隧道足够长，物块上、下表面与隧道上下表面的动摩擦因数均为μ，整个空间存在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，现给物块水平向右的初速度v0 ，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，则整个运动过程中，物块克服阻力做功可能为（）
A . 0
B . mv
C . mv +
D . mv ﹣
9. （3分） (2017高二上·福州期末) 地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直纸面向里，一个带电油滴能沿一条与竖直方向成α角的直线MN运动（MN在垂直于磁场方向的平面内），如图所示，则以下判断中正确的是（）
A . 如果油滴带正电，它是从M点运动到N点
B . 如果油滴带正电，它是从N点运动到M点
C . 如果电场方向水平向左，油滴是从M点运动到N点
D . 如果电场方向水平向右，油滴是从M点运动到N点
10. （3分）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒．两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a、b接在电压为U、周期为T的交流电源上．一质子在回旋加速器中加速，忽略它在电场中的运动时间，则下列说法正确的是（）
A . 若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短
B . 磁场强弱一定时，D形金属盒半径越大，该质子的最大动能就越大
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 . D形金属盒内既存在电场又存在磁场
11. （3分） (2017高二上·泰州期末) 如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2 ．平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（）
A . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
B . 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C . 质谱仪是一种可测定带电粒子比荷的仪器
D . 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
12. （3分）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。

当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。

如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。

当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。

则元件的（）
A . 前表面的电势比后表面的电势高
B . 前表面的电势比后表面的电势低
C . 前、后表面间的电压U与v无关
D . 前、后表面间的电压U与v有关
13. （3分） (2018高二上·怀仁月考) 用如图所示的回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可采用下列哪几种方法（）
A . 将其磁感应强度增大为原来的2倍
B . 将其磁感应强度增大为原来的4倍
C . 将D形金属盒的半径增大为原来的2倍
D . 将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍
14. （3分）一束粒子流由左端平行于极板P1射入质谱仪，沿着直线通过电磁场复合区后，并从狭缝S0进入匀强磁场B2 ，在磁场B2中分为如图所示的三束，则下列相关说法中正确的是（）
A . 速度选择器的P1极板带负电
B . 粒子1带负电
C . 能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于E/B1
D . 粒子2的比荷q/m绝对值最大
15. （3分） (2017高二上·青山期末) 如图所示，某空间存在互相正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一个带负电荷的小球以一定初速度（速度方向平行于纸面）由a点进入电磁场，经过一段时间运动至b点，下列说法正确的是（）
A . 从a到b，小球可能做匀速直线运动
B . 从a到b，小球不可能做匀变速运动
C . 从a到b，小球可能做匀速圆周运动
D . 从a到b，小球机械能可能不变
三、综合题 (共5题；共70分)
16. （15分）(2019·端州模拟) 如图，竖直面内坐标系xOy第一、三象限角平分线A1A2右侧区域有一场区（内存在匀强电场和匀强磁场）．平行板M、N如图放置，M板带正电．带负电的N板在x轴负半轴上．N板上有一小孔P，离原点O的距离为L．A1A2上的Q点处于P孔正下方．质量为m、电量为+q的小球从OA2上的某点以一水
平速度v向右进入场区，恰好能做匀速圆周运动．第一次出场后，小球能进入M、N板间且恰好能到达M板但不接触．已知磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外．M、N板间距为L、电压为，重力加速度为g．求：
（1） A1A2右侧区域内的匀强电场的场强大小与方向；
（2）求射入场区的水平速度v的大小；
（3）小球从OA2上的某点出发后，到第四次（不包括出发那次）经过边界A1A2的运动时间．
17. （15分）(2016·江苏模拟) 如图甲所示，在坐标系xOy平面内，y轴的左侧，有一个速度选择器，其中的电场强度为E，磁感应强度为B0 ，粒子源不断地释放出沿x轴正方向运动，质量均为m、电量均为+q、速度大小不同的粒子，在y轴的右侧有一匀强磁场、磁感应强度大小恒为B，方向垂直于xOy平面，且随时间做周期性变化（不计其产生的电场对粒子的影响），规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正，如图乙所示，在离y轴足够远的地方有一个与y轴平行的荧光屏，假设带电粒子在y轴右侧运动的时间达到磁场的一个变化周期之后，失去电量变成中性粒子（粒子的重力可以忽略不计）．
（1）
从O点射入周期性变化磁场的粒子速度多大；
（2）
如果磁场的变化周期恒定为T= ，要使不同时刻从原点O进入变化磁场的粒子运动时间等于磁场的一个变化周期，则荧光屏离开y轴的距离至少多大；
（3）
如果磁场的变化周期T可以改变，试求从t=0时刻经过原点O的粒子打在荧光屏上的位置离x轴的距离与磁场变化周期T的关系．
18. （15分） (2017高三上·揭阳期末) 如图甲所示，两平行金属板接有如图乙所示随时间t变化的电压U，两板间电场可看作均匀的，且两板外无电场，板长L=0.2m，板间距离d=0.2m．在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场，MN与两板中线OO′垂直，磁感应强度B=5×10﹣3T，方向垂直纸面向里．现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中，已知每个粒子速度v0=105 m/s，比荷q/m=108 C/kg，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的．
（1）
试求带电粒子射出电场时的最大速度；
（2）
证明：在任意时刻从电场射出的带电粒子，进入磁场时在MN上的入射点和在MN上出射点的距离为定值，写出该距离的表达式；
（3）
从电场射出的带电粒子，进入磁场运动一段时间后又射出磁场，求粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间．
19. （10分） (2017高二上·新余期末) 如图所示，相距为d、板间电压为U0的平行金属板间有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场：Op和x轴的夹角α=450 ，在POy区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，Pox区域内有沿着x轴正方向的匀强电场，场强大小为E：一质量为m、电荷量为q的正离子沿平行与金属板、垂直磁场方向射入板间并做匀速直线运动，从坐标为（0，L）的a点垂直y轴进入磁场区域，从OP上某点沿y轴负方
向离开磁场进入电场，不计离子的重力，求：
（1）
离子在平行金属板间的运动速度v0；
（2）
Poy区域内匀强磁场的磁感应强度B；
（3）
离子打在x轴上对应点的坐标．
20. （15分） (2019高二下·临汾期中) 如图甲所示，在xOy平面内有足够大的匀强电场，电场方向竖直向上，电场强度E=40 N/C，在y轴左侧平面内有足够大的瞬时磁场，磁感应强度B1随时间t变化的规律如图乙所示，15πs后磁场消失，选定磁场垂直纸面向里为正方向．在y轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场，分布在一个半径为r=0.3 m的圆形区域(图中未画出)，且圆的左侧与y轴相切，磁感应强度B2=0.8 T．t=0时刻，一质量m=8×10－4 kg、电荷量q=2×10－4 C的微粒从x轴上xP=－0.8 m处的P点以速度v=0.12 m/s向x轴正方向入射．(g取10 m/s2 ，计算结果保留两位有效数字)
（1）求微粒在第二象限运动过程中离x轴的最大距离和离y轴的最大距离；
（2）若微粒穿过y轴右侧圆形磁场时，速度方向的偏转角度最大，求此圆形磁场的圆心坐标(x，y)．
参考答案一、单选题 (共7题；共14分)
1-1、
2-1、
3-1、
4-1、
5-1、
6-1、
7-1、
二、多选题 (共8题；共24分)
8-1、
9-1、
10-1、
11-1、
12-1、
13-1、
14-1、
15-1、
三、综合题 (共5题；共70分)
16-1、
16-2、
16-3、
17-1、
17-2、
17-3、
18-1、18-2、
18-3、19-1、19-2、
19-3、
20-1、
20-2、。