專題提升練24　帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及其在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用-2026版大一輪高中物理（原卷版）

專題提升練24帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及其在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用梯級(jí)Ⅰ基礎(chǔ)練1.(多選)如圖所示，在豎直平面內(nèi)的虛線下方分布著互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為10N/C，方向水平向左;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T，方向垂直紙面向里。現(xiàn)將一質(zhì)量為0.2kg、電荷量為+0.5C的小球，從該區(qū)域上方的某點(diǎn)A以某一初速度水平拋出，小球進(jìn)入虛線下方后恰好做直線運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為g=10m/s2。下列說(shuō)法正確的是()A.小球平拋的初速度大小為5m/sB.小球平拋的初速度大小為2m/sC.A點(diǎn)距該區(qū)域上邊界的高度為1.25mD.A點(diǎn)距該區(qū)域上邊界的高度為2.5m2.(多選)霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)制成的半導(dǎo)體磁電轉(zhuǎn)換器件，如圖是很小的矩形半導(dǎo)體薄片，M、N之間的距離為d，薄片的厚度為h，在E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，M、N間的電壓為UH。已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為負(fù)電荷，每個(gè)載流子電荷量為q，單位體積內(nèi)載流子個(gè)數(shù)為n，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.N板電勢(shì)低于M板電勢(shì)B.MN間電勢(shì)差UH=IBC.載流子受到的洛倫茲力大小為qUD.將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的左、右表面垂直，此元件可正常工作3.(多選)空間內(nèi)存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=100V/m、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=100T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中均未畫出)。一質(zhì)量m=0.1kg、電荷量q=0.01C的帶正電小球從O點(diǎn)由靜止釋放，小球在豎直面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，軌跡上的A點(diǎn)離OB最遠(yuǎn)且與OB的距離為l，重力加速度g取10m/s2。下列說(shuō)法正確的是()A.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的機(jī)械能守恒B.小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度最大C.小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為0D.l=25梯級(jí)Ⅱ能力練4.(2025·莆田二模)如圖，xOy平面內(nèi)有區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，其中區(qū)域Ⅰ存在以原點(diǎn)O為圓心的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅱ存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向沿y軸負(fù)方向;兩區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向均垂直坐標(biāo)平面向里。某帶電粒子以速度v0從M點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，從N點(diǎn)離開區(qū)域Ⅰ并立即進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ，之后沿x軸運(yùn)動(dòng)。已知B=0.05T，M點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0.1)，粒子的比荷qm=4×106C/kg，(1)求粒子的速度大小v0;(2)求電場(chǎng)強(qiáng)度大小E;(3)某時(shí)刻開始電場(chǎng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)?E(不考慮電場(chǎng)變化產(chǎn)生的影響)，其他條件保持不變，一段時(shí)間后，粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，P點(diǎn)的縱坐標(biāo)y=-0.2m，求粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度大小vP。5.如圖所示，虛線MON的ON邊位于水平位置，OM邊與水平方向的夾角θ=45°，虛線MON上、下兩側(cè)有電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向分別沿水平向右與豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，分布于虛線MON的下側(cè)區(qū)域。將一質(zhì)量m=0.1kg、電荷量q=+0.1C的帶電小球從與O點(diǎn)等高的P點(diǎn)由靜止釋放，小球沿直線PA運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)，垂直O(jiān)M進(jìn)入磁場(chǎng)，之后小球又垂直O(jiān)N再次進(jìn)入上側(cè)電場(chǎng)。重力加速度g取10m/s2，OA=225m(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E和小球進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度v;(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;(3)小球在虛線ON上側(cè)能夠上升的最大高度。6.如圖甲所示，豎直面MN的左側(cè)空間中存在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(上、下及左側(cè)無(wú)邊界)。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q、可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電小球，以水平初速度v0沿PQ向右做直線運(yùn)動(dòng)，Q位于MN上，若小球剛經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)(t=0)，在電場(chǎng)所在空間疊加如圖乙所示隨時(shí)間做周期性變化、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使得小球再次通過(guò)D點(diǎn)時(shí)與PQ連線成90°角，已知D、Q間的距離為2L，t0小于小球在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，忽略磁場(chǎng)變化造成的影響，重力加速度為g。求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向;(2)t0與t1的比值;(3)小球過(guò)D點(diǎn)后做周期性運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的周期最大時(shí)，求出此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小及運(yùn)動(dòng)的最大周期Tm。梯級(jí)Ⅲ創(chuàng)新練7.工業(yè)上常用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量高黏度、強(qiáng)腐蝕性的流體的流量Q(單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道橫截面的液體體積)，原理如圖甲所示，在非磁性材料做成的圓管處加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)電液體流過(guò)此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上下M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U，就可計(jì)算出管內(nèi)液體的流量。為了測(cè)量某工廠的污水排放量，技術(shù)人員在充滿污水的排污管末端安裝