專題11 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（測(cè)試）（原卷版）-2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

專題11帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（考試時(shí)間：75分鐘試卷滿分：100分）一、單項(xiàng)選擇題（本題共12小題，每小題5分，共60分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的,不選、多選、錯(cuò)選均不得分）1．（2024·浙江金華·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）范德格拉夫靜電加速器由兩部分組成，一部分是產(chǎn)生高電壓的裝置，叫作范德格拉夫起電機(jī)，加速罩（即金屬球殼）是一個(gè)鋁球，由寬度為D、運(yùn)動(dòng)速度為v的一條橡膠帶對(duì)它充電，從而使加速罩與大地之間形成穩(wěn)定的高電壓U。另一部分是加速管和偏轉(zhuǎn)電磁鐵，再加上待加速的質(zhì)子源就構(gòu)成了一臺(tái)質(zhì)子靜電加速器，如圖中所示。抽成真空的加速管由多個(gè)金屬環(huán)及電阻組成，金屬環(huán)之間由玻璃隔開，各環(huán)與電阻串聯(lián)。從質(zhì)子源引出的質(zhì)子進(jìn)入真空加速管加速，然后通過由電磁鐵產(chǎn)生的一個(gè)半徑為b的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域引出打擊靶核。已知質(zhì)子束的等效電流為，通過電阻的電流為，質(zhì)子的比荷。單位面積上的電荷量叫做電荷面密度。下列說法不正確的是（

）A．若不考慮傳送帶和質(zhì)子源的影響，加速罩內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．若不考慮傳送帶和質(zhì)子源的影響，加速罩內(nèi)的電勢(shì)大小等于UC．要維持加速罩上大小為U的穩(wěn)定電壓，噴射到充電帶表面上的電荷面密度為D．質(zhì)子束進(jìn)入電磁鐵，并做角度為的偏轉(zhuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度2．（2024·甘肅白銀·甘肅省靖遠(yuǎn)縣第一中學(xué)校聯(lián)考一模）一霍爾元件的簡(jiǎn)化示意圖如圖所示，其長(zhǎng)為a，寬為b，厚度為d，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，其導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，元件中通有方向向右的電流，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上。穩(wěn)定時(shí)，霍爾元件前、后表面間的電壓為U。下列關(guān)于霍爾元件說法正確的是（）A．霍爾元件前表面的電勢(shì)比后表面的高 B．電壓U與元件單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n無關(guān)C．元件中通有的電流為 D．每個(gè)自由電子所受洛倫茲力的大小為3．（2023·云南昆明·云南師大附中?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，兩塊平行板帶有異種電荷，兩板中間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不計(jì)重力的兩離子從兩板的左側(cè)沿中線做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)小孔垂直進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（方向也垂直紙面向里），運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示，最終兩離子打到了隔板上被吸收。下列說法正確的是（

）A．板帶負(fù)電，板帶正電B．離子帶正電，離子帶負(fù)電C．在右側(cè)磁場(chǎng)中，離子的運(yùn)行時(shí)間大于離子的運(yùn)行時(shí)間D．洛倫茲力對(duì)離子做正功4．（2023·全國·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）回旋加速器的工作原理如圖1所示，和是兩個(gè)相同的中空半圓金屬盒，金屬盒的半徑為，它們之間接如圖2所示的交變電源，圖中已知，兩個(gè)形盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將一質(zhì)子從金屬盒的圓心處由靜止釋放，質(zhì)子經(jīng)過加速后最終從D形盒的邊緣射出。已知質(zhì)子的質(zhì)量為，電荷量為，不計(jì)電場(chǎng)中的加速時(shí)間，且不考慮相對(duì)論效應(yīng)。下列說法正確的是（）

A．回旋加速器中所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．質(zhì)子從形盒的邊緣射出時(shí)的速度為C．在其他條件不變的情況下，僅增大，可以增大質(zhì)子從邊緣射出的速度D．在所接交變電源不變的情況下，若用該裝置加速（氚核），需要增大所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度5．（2023·河北·校聯(lián)考三模）如圖為磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，間距為d的平行金屬板A、B之間的磁場(chǎng)可看成勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，板A、B和電阻R連接，將一束等離子體以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向噴入磁場(chǎng)，已知金屬板A、B的正對(duì)面積為S，A、B及其板間的等離子體的等效電阻率為，下列說法正確的是（）

A．金屬板A為正極 B．電阻R兩端的電壓為C．電阻R兩端的電壓為 D．流過電阻R的電流大小為6．（2023·天津紅橋·統(tǒng)考二模）為監(jiān)測(cè)某化工廠的含有離子的污水排放情況，技術(shù)人員在排污管中安裝了監(jiān)測(cè)裝置，該裝置的核心部分是一個(gè)用絕緣材料制成的空腔，其寬和高分別為和，左、右兩端開口與排污管相連，如圖所示。在垂直于上、下底面加磁感應(yīng)強(qiáng)度為向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在空腔前、后兩個(gè)側(cè)面上各有長(zhǎng)為的相互平行且正對(duì)的電極和，和與內(nèi)阻為的電流表相連。污水從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電流表將顯示出污水排放情況。下列說法中正確的是（）A．板比板電勢(shì)高B．污水中離子濃度越高，則電流表的示數(shù)越小C．污水流量大小，對(duì)電流表的示數(shù)無影響D．若只增大所加磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度，則電流表的示數(shù)也增大7．（2023·四川巴中·南江中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，某豎直平面內(nèi)存在著相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向左，磁場(chǎng)方向水平向外．一質(zhì)量為、電荷量為的微粒以速度與水平方向成角從點(diǎn)射入該區(qū)域，微粒恰好沿速度方向做直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。下列說法中正確的是（）A．微粒從到的運(yùn)動(dòng)可能是勻減速直線運(yùn)動(dòng)B．該微粒一定帶正電荷C．該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D．該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為8．（2023·新疆阿勒泰·統(tǒng)考三模）如圖所示，在的區(qū)域存在方向沿軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為，在的區(qū)域存在方向垂直于平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為。一個(gè)帶負(fù)電的粒子（重力不計(jì)）從軸上的A點(diǎn)以大小為的初速度沿軸正方向射出，粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)后回到A點(diǎn)。則（）

A． B．C． D．9．（2023·北京西城·北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？既＃┤鐖D所示為質(zhì)譜儀的原理圖，一束粒子以速度v沿直線穿過相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)（電場(chǎng)強(qiáng)度為E）和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為）的重疊區(qū)域，然后通過狹縫垂直進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為），最后打在照相底片上的三個(gè)不同位置，粒子的重力可忽略不計(jì)，則下列說法正確的是（）

A．該束粒子帶負(fù)電B．板帶負(fù)電C．粒子的速度v滿足關(guān)系式D．在的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)半徑越大的粒子，荷質(zhì)比越小10．（2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考三模）足夠長(zhǎng)的絕緣木板置于光滑水平地面上，木板的上表面粗糙，帶負(fù)電小物塊（電量保持不變）置于木板的左端，整個(gè)裝置置于足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示。在時(shí)刻，木板獲得一水平向左的初速度，關(guān)于此后運(yùn)動(dòng)過程中兩物體速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像，可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

11．（2023·廣東深圳·統(tǒng)考二模）我國科研人員采用全新發(fā)電方式——“爆炸發(fā)電”，以滿足高耗能武器的連續(xù)發(fā)射需求。其原理如圖所示，爆炸將惰性氣體轉(zhuǎn)化為高速等離子體，射入磁流體動(dòng)力學(xué)發(fā)生器，發(fā)生器的前后有兩強(qiáng)磁極N和S，使得上下兩金屬電極之間產(chǎn)生足夠高電壓，下列說法正確的是（）A．上極板電勢(shì)比下極板電勢(shì)低B．僅使L增大，兩金屬電極間的電動(dòng)勢(shì)會(huì)變大C．僅使d增大，兩金屬電極間的電動(dòng)勢(shì)會(huì)變大D．僅使b增大，兩金屬電極間的電動(dòng)勢(shì)會(huì)變大12．（2023·重慶沙坪壩·重慶一中?？寄M預(yù)測(cè)）實(shí)驗(yàn)中，將離子束從回旋加速器中引出可以采用磁屏蔽通道法。使用磁屏蔽通道法引出離子的原理如圖所示：離子從P點(diǎn)以速度v進(jìn)入通道時(shí)，由于引出通道內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變，離子運(yùn)動(dòng)軌跡半徑增大，可使離子引出加速器。已知回旋加速器D型盒的半徑為R，圓心在O點(diǎn)，D型盒區(qū)域中磁場(chǎng)垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，引出通道外側(cè)末端Q點(diǎn)到O點(diǎn)距離為L(zhǎng)，OQ與OP的夾角為θ，離子帶電為q，質(zhì)量為m，則（）

A．離子經(jīng)過引出通道后的速度大于vB．引出通道內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大于BC．若離子恰能從引出通道的Q點(diǎn)引出，引出通道中的磁感應(yīng)強(qiáng)度D．若引出通道中磁場(chǎng)為時(shí)，該離子能引出加速器，則此時(shí)將一帶電量2q，質(zhì)量為2m的離子一定不能從加速器中引出二、多項(xiàng)選擇題（本題共2小題,每小題5分,共10分。每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中至少有一個(gè)是符合題目要求的。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分）13．（2024·四川成都·四川省成都列五中學(xué)?？家荒＃ǘ噙x）如圖所示，豎直平面內(nèi)有固定的光滑絕緣圓形軌道，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于軌道平面水平向左，分別為軌道上的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，是軌道上與圓心等高的點(diǎn)。質(zhì)量為、電荷量為的帶正電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）在軌道內(nèi)能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為，電場(chǎng)強(qiáng)度大小，則下列說法正確的是（）

A．小球在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能最小的位置在之間，且此處小球的電勢(shì)能最大B．小球在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能最小的位置在點(diǎn)C．小球經(jīng)過兩點(diǎn)時(shí)所受軌道彈力大小的差值為D．小球經(jīng)過兩點(diǎn)時(shí)所受軌道彈力大小的差值為14．（2024·江西景德鎮(zhèn)·江西省樂平中學(xué)校聯(lián)考一模）（多選）為了測(cè)量某化肥廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面固定有金屬板作為電極，含有正負(fù)離子的污水充滿流量計(jì)管道，并以穩(wěn)定的速度從左向右流過該裝置，用電壓表測(cè)出兩個(gè)電極間的電壓為U，用O表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積），下列說法正確的是（

）A．污水中的離子濃度越高，電壓表的示數(shù)就會(huì)越大B．應(yīng)該把電壓表的正極連接在后內(nèi)側(cè)面金屬板上C．若污水的流速很小，則可以減弱磁場(chǎng)以增大電壓表的示數(shù)D．若電壓表示數(shù)增加到兩倍，則反映出污水的流量達(dá)到了兩倍三、計(jì)算題（本題包括3小題，10分+10分+10分共30分，解答過程請(qǐng)寫出必要的文字說明和必需的物理演算過程，只寫出最終結(jié)果的不得分）15．（2024·四川成都·石室中學(xué)?？家荒＃┤鐖D所示，光滑絕緣圓軌道豎直放置，半徑為，電場(chǎng)與水平方向成斜向右上，質(zhì)量為，電荷量為的帶電小球恰好能靜止于與圓心等高的點(diǎn)處，現(xiàn)將該小球帶上等量的負(fù)電從點(diǎn)靜止釋放，求：（1）帶負(fù)電的小球在水平方向和豎直方向的加速度分別是多大；（2）從釋放到小球第一次與圓軌道撞擊時(shí)的速度和電勢(shì)能的改變量。16．（2024·廣東中山·中山市華僑中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）如圖所示，在x軸上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在x軸下方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向上。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計(jì)的帶正電粒子從y軸上的a點(diǎn)處沿y軸正方向以初速度開始運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后，粒子速度方向與x軸正方向成45°角進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)過y軸上b點(diǎn)時(shí)速度方向恰好與y軸垂直．求：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；（3）粒子從開始運(yùn)動(dòng)到第三次經(jīng)過x軸的時(shí)間

17．（2024·全國·校聯(lián)考一模）如左圖所示為回旋加速器的工作原理圖，和是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，半徑為，他們之間有一定的電勢(shì)差。D形盒中心A處的粒子源產(chǎn)生初速度不計(jì)的帶電粒子，粒子的質(zhì)量為，電荷量為，它能在兩盒之間被電場(chǎng)加速。兩個(gè)半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，粒子可在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過半個(gè)圓周之后，當(dāng)粒子再次到達(dá)兩盒間的縫隙時(shí)，這時(shí)控制兩盒間的電勢(shì)差，使其恰好改變正負(fù)極，于是粒子經(jīng)過盒縫時(shí)再一次被加速。粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中一次一次的經(jīng)過盒縫，兩盒間的電勢(shì)差一次一次的改變正負(fù)，粒子的速度就能夠不斷增加，最終從D形盒邊緣射出。如果粒子能夠被一直加