2019年高考物理專項(xiàng)分類練習(xí)卷帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動

1、2019年高考物理專項(xiàng)分類練習(xí)卷：帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動 1.有一個帶電荷量為q、重力為G的小球，從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下，兩極板間另有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如下圖，那么帶電小球通過有電場和磁場的空間時，以下說法正確的選項(xiàng)是 ( ) A、一定做曲線運(yùn)動 B、不可能做曲線運(yùn)動 C、有可能做勻加速運(yùn)動 D、有可能做勻速運(yùn)動 答案：A 2如下圖，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)，不考慮電子本身的重力。設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取以下措施，其中可行的是 ( ) A

2、、適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E B、適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B C、適當(dāng)增大加速電場的寬度 D、適當(dāng)減小加速電壓U 答案：A 3如下圖，在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電場的場強(qiáng)為E，方向豎直向下，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，一質(zhì)量為m的帶電粒子，在場區(qū)內(nèi)的一豎直平面做勻速圓周運(yùn)動，那么可判斷該帶電質(zhì)點(diǎn) ( ) A、帶有電量為mg E的正電荷 B、沿圓周逆時針運(yùn)動 C、運(yùn)動的角速度為Bg E D、運(yùn)動的速率為E B 答案：C 4如下圖，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后，射入兩水平放置、電勢差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直

3、于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場中，那么粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng)) ( ) A、d隨U1變化，d與U2無關(guān) B、d與U1無關(guān)，d隨U2變化 C、d隨U1變化，d隨U2變化 D、d與U1無關(guān)，d與U2無關(guān) 答案：A 5如下圖的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)電場。一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O(圖中未標(biāo)出)穿出，假設(shè)撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，那么粒子b

4、 ( ) A、穿出位置一定在O點(diǎn)下方 B、穿出位置一定在O點(diǎn)上方 C、運(yùn)動時，在電場中的電勢能一定減小 D、在電場中運(yùn)動時，動能一定減小 答案：C 6利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面會形成電勢差UCD，以下說法中正確的選項(xiàng)是 ( ) A、電勢差UCD僅與材料有關(guān) B、假設(shè)霍爾元件的載流子是自由電子，那么電勢差UCD<0 C、僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時，電勢差UCD變大 D、在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時，元件的工作面應(yīng)保持水平 答案：BC 7如下圖，兩個相同的半

5、圓形光滑絕緣軌道分別豎直放置在勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B中，軌道兩端在同一高度上，兩個相同的帶正電小球a、b同時從軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，且在運(yùn)動過程中始終能通過各自軌道的最低點(diǎn)M、N，那么 ( ) A、兩小球某次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時的速度不可能有vNvM B、兩小球都能到達(dá)軌道的最右端 C、小球b第一次到達(dá)N點(diǎn)的時刻與小球a第一次到達(dá)M點(diǎn)的時刻相同 D、小球a受到的電場力一定不大于a的重力，小球b受到的最大洛倫茲力可能大于b的重力 答案：AD 8如下圖，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為I，線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時通過霍

6、爾元件的電流為IH，與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓UH滿足：UHkIHBd，式中k為霍爾系數(shù)，d為霍爾元件兩側(cè)面間的距離。電阻R遠(yuǎn)大于RL，霍爾元件的電阻可以忽略，那么 ( ) A、霍爾元件前表面的電勢低于后表面 B、假設(shè)電源的正負(fù)極對調(diào)，電壓表將反偏 C、IH與I成正比 D、電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比 答案：CD 9.一圓筒的橫截面如下圖，其圓心為O。筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷，N板帶等量負(fù)電荷。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場

7、中。粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動能損失，且電荷量保持不變，在不計(jì)重力的情況下，求： (1)M、N間電場強(qiáng)度E的大??； (2)圓筒的半徑R； (3)保持M、N間電場強(qiáng)度E不變，僅將M板向上平移2 3d，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進(jìn)入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n。 答案：(1)mv22qd (2)3mv3qB (3)3 10某空間存在著一個變化的電場和一個變化的磁場，電場方向向右(如圖甲中由B到C的方向)，電場變化如圖乙中Et圖象，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化如圖丙中Bt圖象。在A點(diǎn)，從t1s(即1s末)開始，每隔2s，有一個相同的帶電粒子(重力不

8、計(jì))沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出，恰能擊中C點(diǎn)，假設(shè)AC2BC，且粒子在AB間運(yùn)動的時間小于1s，求： (1)圖線上E0和B0的比值，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向； (2)假設(shè)第1個粒子擊中C點(diǎn)的時刻為(1t)s，那么第2個粒子擊中C點(diǎn)的時刻是多少？ 答案：(1)E0B043v，磁場方向垂直紙面向外 (2)第2個粒子擊中C點(diǎn)的時刻為(2332t) 11.如下圖，一帶電粒子以某一速度在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動，經(jīng)過一段時間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出磁場區(qū)域)，粒子飛出磁場后垂直電場方向進(jìn)入寬為L的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上，當(dāng)粒子穿出電場時速度大小變

9、為原來的2倍，帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，重力不計(jì)。粒子進(jìn)入磁場時的速度如下圖與水平方向60°角，試解答： (1)粒子帶什么性質(zhì)的電？ (2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時速度多大？ (3)圓形磁場區(qū)域的最小面積為多大？ 答案：(1)負(fù)電 (2)qELm (3)mEL4B2q 12.如下圖，絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向水平向右，電場強(qiáng)度大小為E，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿MN下滑，到達(dá)C點(diǎn)時離開MN做曲線運(yùn)動A、C兩點(diǎn)間距離為h，重力加速度為g. (1)求小滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時的

10、速度大小vC； (2)求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功Wf； (3)假設(shè)D點(diǎn)為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動到D點(diǎn)時撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動到水平地面上的P點(diǎn)小滑塊在D點(diǎn)時的速度大小為vD，從D點(diǎn)運(yùn)動到P點(diǎn)的時間為t，求小滑塊運(yùn)動到P點(diǎn)時速度的大小vP. 【答案】 (1)EB (2)mghmE22B2 (3) v20?qEm2g2t2 13為了進(jìn)一步提高回旋加速器的能量，科學(xué)家建造了扇形聚焦回旋加速器在扇形聚焦過程中，離子能以不變的速率在閉合平衡軌道上周期性旋轉(zhuǎn) 扇形聚焦磁場分布的簡化圖如圖1-11所示，圓心為O的圓形區(qū)域等分成六個

11、扇形區(qū)域，其中三個為峰區(qū)，三個為谷區(qū)，峰區(qū)和谷區(qū)相間分布峰區(qū)內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，谷區(qū)內(nèi)沒有磁場質(zhì)量為m，電荷量為q的正離子，以不變的速率v旋轉(zhuǎn)，其閉合平衡軌道如圖中虛線所示 (1)求閉合平衡軌道在峰區(qū)內(nèi)圓弧的半徑r，并判斷離子旋轉(zhuǎn)的方向是順時針還是逆時針； (2)求軌道在一個峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角，及離子繞閉合平衡軌道旋轉(zhuǎn)的周期T； (3)在谷區(qū)也施加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，新的閉合平衡軌道在一個峰區(qū)內(nèi)的圓心角變?yōu)?0°，求B和B的關(guān)系 ：sin(±)sin cos ±cos sin ，cos 12sin2 2. 圖1-1

12、1 【答案】 (1)mvqB 逆時針 (2)23 233mqB (3)B 312B 14回旋加速器的工作原理如圖甲所示，置于真空中的D 形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為U0.周期T2mqB.一束該種粒子在t0T2時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動時間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運(yùn)動，不考慮粒子間的相互作用求： (1)出射粒子的動能Em； (2)粒子從飄入狹縫至動能達(dá)到Em所需的總時間t0； (3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%

13、能射出，d應(yīng)滿足的條件 【答案】(1)q2B2R2 2m (2)BR22BRd 2U0m qB (3)d<mU0 100qB2R 15如下圖，圖面內(nèi)有豎直線DD，過DD且垂直于圖面的平面將空間分成、兩區(qū)域區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場和方向垂直于圖面的勻強(qiáng)磁場B(圖中未畫出)；區(qū)域有固定在水平面上高h(yuǎn)2l、傾角 4的光滑絕緣斜面，斜面頂端與直線DD距離s4l，區(qū)域可加豎直方向的大小不同的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)；C點(diǎn)在DD上，距地面高H3l.零時刻，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球P在K點(diǎn)具有大小v0 gl、方向與水平面夾角3的速度，在區(qū)域內(nèi)做半徑r3l的勻速圓周運(yùn)動，經(jīng)C點(diǎn)水平進(jìn)入?yún)^(qū)域.某時刻，不帶電的絕緣小球A由斜面頂端靜止釋放，在某處與剛運(yùn)動到斜面的小球P相遇小球視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻