新高考物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤練習(xí)專題12.3　帶電粒子在組合場(chǎng) 疊加場(chǎng)和交變電 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（原卷版）

專題12.3帶電粒子在組合場(chǎng)疊加場(chǎng)和交變電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【練】1、（2022·山東省莒南第一中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，兩水平金屬板構(gòu)成的器件中同時(shí)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。一帶電粒子以某一水平速度從P點(diǎn)射入，恰好能沿直線運(yùn)動(dòng)，不計(jì)帶電粒子的重力。下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子一定帶正電B．粒子的速度大小v=SKIPIF1<0C．若粒子速度大小改變，則粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)D．若粒子速度大小改變，則電場(chǎng)對(duì)粒子的作用力會(huì)發(fā)生變化2、（2022·湖北·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上（與紙面平行），磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，三個(gè)帶電的微粒SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0質(zhì)量相等，電量大小分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，已知在該區(qū)域內(nèi)，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0在紙面內(nèi)分別做半徑為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且SKIPIF1<0，SKIPIF1<0在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確的是（）A．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為異種電荷 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0均為正電荷 D．無(wú)法比較SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的大小3、（2022·山東濟(jì)南·高三開(kāi)學(xué)考試）質(zhì)譜儀可用來(lái)分析帶電粒子的基本性質(zhì)，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。帶電粒子從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在熒光屏上。圖中虛線為SKIPIF1<0粒子（SKIPIF1<0）和某未知帶電粒子在質(zhì)譜儀中的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列判斷正確的是（）A．未知帶電粒子的比荷一定大于SKIPIF1<0粒子的比荷B．未知帶電粒子的比荷一定小于SKIPIF1<0粒子的比荷C．未知帶電粒子的電荷量一定大于SKIPIF1<0粒子的電荷量D．未知帶電粒子的電荷量一定小于SKIPIF1<0粒子的電荷量4、（多選）2022·河北·邯鄲市教育科學(xué)研究所高三開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，空間中有正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，將一質(zhì)量為m，帶電量為SKIPIF1<0的粒子沿水平向左以速度v拋入復(fù)合場(chǎng)中，忽略粒子的重力。已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度大小SKIPIF1<0，在粒子之后運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是（）A．粒子偏離人射方向的最大距離為SKIPIF1<0B．粒子在軌跡最低點(diǎn)的曲率半徑為SKIPIF1<0C．粒子從拋出到最低點(diǎn)的過(guò)程電勢(shì)能的變化量為SKIPIF1<0D．粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能與電勢(shì)能的總和是守恒的5、（多選）（2022·山西·稷山縣稷山中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）一個(gè)帶電微粒在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力不可忽略，已知圓的半徑為r，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，重力加速度為g，則（）A．該微粒帶正電B．帶電微粒沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)C．帶電微粒沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)D．微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的速度為SKIPIF1<06、（多選）（2022·遼寧沈陽(yáng)·三模）圓心為O、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（未畫(huà)出），磁場(chǎng)邊緣上的A點(diǎn)有一帶正電粒子源，OA豎直，MN與OA平行，且與圓形邊界相切于B點(diǎn)，在MN的右側(cè)有范圍足夠大水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。當(dāng)粒子的速度大小為SKIPIF1<0且沿AO方向時(shí)，粒子剛好從B點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是（）A．圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B．粒子的比荷為SKIPIF1<0C．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為SKIPIF1<0D．粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為SKIPIF1<07、（2022·河北邢臺(tái)·高三開(kāi)學(xué)考試）如圖所示，直角坐標(biāo)系x0y處于豎直平面內(nèi)，x軸沿水平方向，在y軸右側(cè)存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=5N/C，在y軸左側(cè)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，方向垂直紙面向外（圖中未畫(huà)出）。一帶電粒子從第一象限上的A點(diǎn)（0.1m，0.2m）以初速度v0沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，粒子經(jīng)過(guò)原點(diǎn)0進(jìn)入第三象限，粒子的比荷為SKIPIF1<0=100C/kg，粒子重力不計(jì)。求：（1）粒子的初速度v0；（2）粒子第二次經(jīng)過(guò)y軸時(shí)的坐標(biāo)；（3）粒子第三次經(jīng)過(guò)y軸時(shí)的坐標(biāo)。8、（2022·河南安陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，從離子源產(chǎn)生的甲，乙兩種離子，由靜止經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)加速后在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，自SKIPIF1<0點(diǎn)與磁場(chǎng)邊界成SKIPIF1<0角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知甲種離子從磁場(chǎng)邊界的N點(diǎn)射出；乙種離子從磁場(chǎng)邊界的M點(diǎn)射出；OM長(zhǎng)為L(zhǎng)，MN長(zhǎng)為3L，不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求：（1）甲種離子比荷；（2）乙種離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。9、（2022·湖南·長(zhǎng)沙市明德中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）如圖所示裝置中，區(qū)域Ⅰ和Ⅲ中分別有豎直向上和水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度分別為E和SKIPIF1<0；Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子（不計(jì)重力）從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場(chǎng)，經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)，并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。求：（1）粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；（2）O、M間的距離。10、（2022·河南·三模）如圖所示，距離為d的兩平行金屬板P、Q放置在左、右兩磁極之間，兩磁極之間的磁場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一束速度大小為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)且平行于金屬板沿圖示方向噴入板間，不計(jì)等離子體中粒子的重力及粒子間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是（）A．若左側(cè)磁極為N極，則金屬板P帶正電荷，金屬板P、Q間的電壓為SKIPIF1<0B．若左側(cè)磁極為S極，則金屬板Q帶正電荷，金屬板P、Q間的電壓為BdvC．若其他條件保持不變，僅增加平行金屬板的長(zhǎng)度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓D．若其他條件保持不變，僅增加等離子體的噴射速度，則可以增大金屬板P、Q間的電壓11、（2022·江蘇省上岡高級(jí)中學(xué)高二期中）關(guān)于下列四幅圖的說(shuō)法正確的是（

）A．圖甲是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，要想粒子獲得的最大動(dòng)能增大，可增加電壓UB．圖乙是磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，正離子進(jìn)入后會(huì)偏向B板，故A板電勢(shì)高于B板電勢(shì)C．圖丙是速度選擇器的示意圖，帶電粒子（不計(jì)重力）能夠沿直線從右側(cè)進(jìn)入并勻速通過(guò)速度選擇器的條件是SKIPIF1<0D．圖丁是質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖，粒子打在底片上的位置越靠近狹縫S3說(shuō)明粒子的比荷越大12、（2022·重慶一中模擬預(yù)測(cè)）質(zhì)譜儀是研究同位素的重要工具，重慶一中學(xué)生在學(xué)習(xí)了質(zhì)譜儀原理后，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)質(zhì)譜儀，其構(gòu)造原理如圖所示。粒子源O可產(chǎn)生a、b兩種電荷量相同、質(zhì)量不同的粒子（初速度可視為0），經(jīng)電場(chǎng)加速后從板AB邊緣沿平行于板間方向射入，兩平行板AB與CD間存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板間距為L(zhǎng)，板足夠長(zhǎng)，a、b粒子最終分別打到CD板上的E、F點(diǎn)，E、F到C點(diǎn)的距離分別為SKIPIF1<0L和L，則a、b兩粒子的質(zhì)量之比為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<013、（多選）（2022·云南昆明·一模）如圖甲所示的平行金屬極板MN之間存在交替出現(xiàn)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，取垂直紙面向外為磁場(chǎng)正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0周期性變化的規(guī)律如圖乙所示，取垂直極板向上為電場(chǎng)正方向，電場(chǎng)強(qiáng)度SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0周期性變化的規(guī)律如圖丙所示。SKIPIF1<0時(shí)，一不計(jì)重力、帶正電的粒子從極板左端以速度SKIPIF1<0沿板間中線平行極板射入板間，最終平行于極板中線射出，已知粒子在SKIPIF1<0時(shí)速度為零，且整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終未與兩極板接觸，則下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子可能在SKIPIF1<0時(shí)刻射出極板 B．極板間距不小于SKIPIF1<0C．極板長(zhǎng)度為SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0） D．SKIPIF1<014、（多選）（2022·山東·高三階段練習(xí)）霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化。如圖所示，兩塊磁性強(qiáng)弱相同的同名磁極正對(duì)放置，長(zhǎng)方體形的霍爾元件abcd（沿x軸方向的尺寸與空間尺寸相比可忽略）位于兩磁極正中間，以其幾何中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立如圖所示的空間坐標(biāo)系。當(dāng)霍爾元件沿x軸方向移動(dòng)到不同位置時(shí)，在上、下兩面之間將產(chǎn)生不同的電勢(shì)差（稱為霍爾電壓），該元件在移動(dòng)過(guò)程中始終平行于SKIPIF1<0平面。電流I始終沿SKIPIF1<0軸負(fù)方向，且大小保持不變，霍爾元件中的載流子為電子。下列說(shuō)法正確的是（）A．霍爾元件處于x軸正半軸時(shí)，上表面的電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)B．霍爾元件從O點(diǎn)沿x軸正方向移動(dòng)的過(guò)程中，霍爾電壓逐漸增大C．在某一位置時(shí)，若電流增大，則霍爾電壓增大D．當(dāng)霍爾元件處于關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的位置時(shí)，產(chǎn)生的霍爾電壓相同15、（多選）（2022·海南·?？谝恢心M預(yù)測(cè)）如圖為一回旋加速器示意圖，AA、SKIPIF1<0之間為交變加速電場(chǎng)，電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向隨時(shí)間周期性變化，靜止釋放的帶電粒子在經(jīng)過(guò)電場(chǎng)第5次加速后速度變?yōu)関5，此次加速在電場(chǎng)中的時(shí)間為t5，在上方的D形盒內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中經(jīng)過(guò)半個(gè)周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)后第6次被電場(chǎng)加速后速度為v6，這次加速在電場(chǎng)中的時(shí)間為t6，則（）A．v5∶v6=SKIPIF1<0B．v5∶v6=（SKIPIF1<0）：（SKIPIF1<0）C．t5∶t6=SKIPIF1<0D．t5∶t6=（SKIPIF1<0）：（SKIPIF1<0）16、（2022·湖北·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系第Ⅲ象限內(nèi)存在沿+y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第Ⅰ象限存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)均未畫(huà)出），一個(gè)比荷為SKIPIF1<0帶電粒子以大小為SKIPIF1<0的初速度自點(diǎn)SKIPIF1<0沿SKIPIF1<0方向運(yùn)動(dòng)，恰經(jīng)原點(diǎn)SKIPIF1<0進(jìn)入第Ⅰ象限，粒子穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，最終從SKIPIF1<0軸上的點(diǎn)SKIPIF1<0射出第Ⅰ象限。不計(jì)粒子重力，求：（1）第Ⅲ象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)SKIPIF1<0的大??；（2）第Ⅰ象限內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。17、（2022·河北·高三開(kāi)學(xué)考試）如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在y軸的左側(cè)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，右側(cè)有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電粒子（不計(jì)重力），從x軸的A點(diǎn)以與x軸正方向成SKIPIF1<0的初速度v0射出，運(yùn)動(dòng)到y(tǒng)軸的B點(diǎn)以垂直于y軸的速度進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)x軸上的C點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)y軸上的D點(diǎn)再次進(jìn)入電場(chǎng)，而在經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)變成等大反向，使粒子剛好又回到A點(diǎn)，已知A、C兩點(diǎn)之間的距離為SKIPIF1<0d，SKIPIF1<0，求：（1）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比；（3）粒子從A點(diǎn)出發(fā)到再次回到A點(diǎn)的時(shí)間。18、（2022·江蘇·南京航空航天大學(xué)附屬高級(jí)中學(xué)高三開(kāi)學(xué)考試）在芯片制造過(guò)程中，離子注入是其中一道重要的工序。如圖所示是離子注入工作原理示意圖，離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，然后通過(guò)磁分析器，選擇出特定比荷的離子，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后注入處在水平面內(nèi)的晶圓（硅片）。速度選擇器、磁分析器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向均垂直紙面向外；速度選擇器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小均為E，方向分別為豎直向上和垂直紙面向外。磁分析器截面是內(nèi)外半徑分別為R1和R2的四分之圓環(huán)，其兩端中心位置M和N處各有一個(gè)小孔；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分布區(qū)域是同一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體，其底面與晶圓所在水平面平行，間距也為L(zhǎng)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場(chǎng)及磁場(chǎng)時(shí)，離子恰好豎直注入到晶圓上的O點(diǎn)（即圖中坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸垂直紙面向外）。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中，不計(jì)離子重力，打在晶圓上的離子，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的角度都很小。當(dāng)SKIPIF1<0很小時(shí)，有SKIPIF1<0。求（1）離子通過(guò)速度選擇器后的速度大小v和磁分析器選擇出來(lái)離子的比荷；（2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加電場(chǎng)時(shí)離子注入晶圓的位置，用坐標(biāo)（x，y）表示；（3）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加磁場(chǎng)時(shí)離子注入晶圓的位置，用坐標(biāo)（x，y）表示。19、（多選）（2022·廣東·高考真題）如圖所示，磁控管內(nèi)局部區(qū)域分布有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電子從M點(diǎn)由靜止釋放，沿圖中所示軌跡依次經(jīng)過(guò)N、P兩點(diǎn)。已知M、P在同一等勢(shì)面上，下列說(shuō)法正確的有（）A．電子從N到P，電場(chǎng)力做正功B．N點(diǎn)的電勢(shì)高于P點(diǎn)的電勢(shì)C．電子從M到N，洛倫茲力不做功D．電子在M點(diǎn)所受的合力大于在P點(diǎn)所受的合力20、（2022·湖南·高考真題）如圖，兩個(gè)定值電阻的阻值分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，直流電源的內(nèi)阻不計(jì)，平行板電容器兩極板水平放置，板間距離為SKIPIF1<0，板長(zhǎng)為SKIPIF1<0，極板間存在方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為SKIPIF1<0、帶電量為SKIPIF1<0的小球以初速度SKIPIF1<0沿水平方向從電容器下板左側(cè)邊緣SKIPIF1<0點(diǎn)進(jìn)入電容器，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，恰從電容器上板右側(cè)邊緣離開(kāi)電容器。此過(guò)程中，小球未與極板發(fā)生碰撞，重力加速度大小為SKIPIF1<0，忽略空氣阻力。（1）求直流電源的電動(dòng)勢(shì)SKIPIF1<0；（2）求兩極板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度SKIPIF1<0；（3）在圖中虛線的右側(cè)設(shè)計(jì)一勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球離開(kāi)電容器后沿直線運(yùn)動(dòng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值SKIPIF1<0。21、（2021·重慶·高考真題）如圖1所示的SKIPIF1<0豎直平面內(nèi)，在原點(diǎn)O有一粒子源，可沿x軸正方向發(fā)射速度不同、比荷均為SKIPIF1<0的帶正電的粒子。在SKIPIF1<0的區(qū)域僅有垂直于平面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；SKIPIF1<0的區(qū)域僅有如圖2所示的電場(chǎng)，SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)和SKIPIF1<0時(shí)刻后的勻強(qiáng)電場(chǎng)大小相等，方向相反（SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)方向豎直向下），SKIPIF1<0時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零。在磁場(chǎng)左邊界SKIPIF1<0直線上的某點(diǎn)，固定一粒子收集器（圖中未畫(huà)出）。0時(shí)刻發(fā)射的A粒子在SKIPIF1<0時(shí)刻經(jīng)過(guò)左邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，最終