江苏省2019高考物理大一轮复习 配套检测：计算题突破 三 带电粒子在复合场中的运动 A 含答案

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特别策划 计算题突破(三)——带电粒子在复合场中

的运动(A)

一、 单项选择题

1. (2016·泰兴中学)如图所示,在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向里.一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板.若不计重力,下列四个物理量中哪一个改变时,粒子运动轨迹不会改变

( )

A. 粒子速度的大小 B. 粒子所带电荷量 C. 电场强度 D. 磁感应强度

2. (2016·金陵中学)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.下列说法中正确的是 ( ) A. 回旋加速器只能用来加速正离子

B. 离子从D形盒之间空隙的电场中获得能量

C. 离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交流电压周期的一半 D. 离子在磁场中做圆周运动的周期是加速交流电压周期的2倍

3. (2016·天一中学)如图所示,宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过该导体时,在导体的上、下表面之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明:当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为U=K,式中的比例系数K称为霍尔系数.设载流子的电荷量为q,下列说法中正确的是 A. 载流子所受静电力的大小F=q

B. 导体上表面的电势一定大于下表面的电势 C. 霍尔系数为K=,其中n为导体单位长度上的电荷数

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( )

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D. 载流子所受洛伦兹力的大小F洛=,其中n为导体单位体积内的电荷数

4. (2015·泰州一模)如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图.此质谱仪由以下几部分构成:粒子源N;P、Q间的加速电场;静电分析器,即中心线半径为R的四分之一圆形通道,通道内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心O,且与圆心O等距的各点电场强度大小相等;磁感应强度为B的有界匀强磁场,方向垂直纸面向外;胶片M.由粒子源发出的各种不同带电粒子中有质子H)、氘核H)和α粒子He),经加速电场加速后进入静电分析器,这些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场,最终打到胶片上.粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受重力.下列说法中正确的是

( )

A. 从小孔S进入磁场的质子、氘核和α粒子速度大小一定相等 B. 从小孔S进入磁场的质子、氘核和α粒子动能一定相等

C. 质子、氘核和α粒子打到胶片上三个不同点,α粒子距离O点最近 D. 质子、氘核和α粒子打到胶片上两个不同点,质子距离O点最近 二、 多项选择题

5. 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,下列说法中正确的是

( )

A. A板带正电

B. 有电流从b经用电器流向a

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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. (2015·南京三模)质谱仪最初是由汤姆孙的学生阿斯顿设计的,他用质谱仪证实了同位素的存在.如图所示,容器A中有质量分别为m1、m2,电荷量相同的两种粒子(不考虑粒子重力及粒子间的相互作用),它们从容器A下方的小孔S1不断飘入电压为U的加速电场(粒子的初速度可视为零),沿直线S1S2(S2为小孔)与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,最后打在水平放置的照相底片上.由于实际加速电压的大小在U±ΔU范围内微小变化,这两种粒子在底片上可能发生重叠.对此,下列说法中正确的有 ( )

A. 两粒子均带正电

B. 打在M处的粒子质量较小 C. 若U一定,ΔU越大越容易发生重叠 D. 若ΔU一定,U越大越容易发生重叠 三、 非选择题

7. (2016·南京三校联考)如图所示,在xOy平面内,在x>0范围内以x轴为电场和磁场的边界,在x<0范围内以第三象限内的直线OM为电场与磁场的边界,OM与x轴负方向成θ=45°角,在边界的下方空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.1 T,在边界的上方有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E=32 N/C;在y轴上的P点有一个不计重力的带电微粒,以沿x轴负方向的初速度v0=2×103 m/s射出,已知OP=0.8 cm,微粒所带电荷量q=-5×10-18 C,质量m=1×10-24 kg.求:

(1) 带电微粒第一次进入电场时的位置坐标.

(2) 带电微粒从P点出发到第三次经过电、磁场边界经历的总时间.

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(3) 带电微粒第四次经过电、磁场边界时的速度大小.

8. 如图甲所示,A、C两平行金属板长度和间距相等,两板间所加电压随时间变化图线如图乙所示,图中的U0、T均已知.磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里,其左右边界与电场中线OO'垂直.质量为m、电荷量为q带正电的粒子连续不断地以相同的初速度沿两板间的中线OO'射入电场,并从磁场左边界MN射出.已知t=0时刻进入板间的粒子经恰好从极板边缘进入磁场.不考虑粒子的重力和粒子间相互作用力.求: (1) 粒子在磁场中运动的最短时间. (2) 磁场区域左右边界间的最小距离. (3) 从O'点进入磁场的粒子速度大小.

甲 乙

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1. B 【解析】 由题,粒子受到电场力和洛伦兹力,做匀速直线运动,则有qvB=qE,即有vB=E,改变粒子速度的大小,则洛伦兹力随之改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒子的轨迹将发生改变,故A项错误;由vB=E知粒子的电荷量改变时,洛伦兹力与电场力大小同时改变,两个力仍然再平衡,故粒子的轨迹不发生改变,故B项正确;改变电场强度,电场力将改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒子的轨迹将发生改变,故C项错误;改变磁感应强度,洛伦兹力将改变,洛伦兹力与电场力不再平衡,粒子的轨迹将发生改变,故D项错误.

2. B 【解析】 回旋加速器既能用来加速正离子,也能用来加速负离子,A错误;离子在电场中被加速,动能增加,所以能量在电场中获得,B正确;在忽略电场中离子加速时间时,离子在磁场中做圆周运动的周期和加速交流电压周期相同,C、D错误.

3. D 【解析】 导体中的电场强度E=,载流子所受电场力F=Eq=q,A项错;由左手定则可知,载

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