专题11带电粒子在复合场中的运动（测试）（解析版）.docx

专题U带电粒子在复合场中的运动（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、单项选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分）1. （2024浙江金华校联考模拟预测）范德格拉夫静电加速器由两部分组成，一部分是产生高电压的装置,叫作范德格拉夫起电机，加速罩（即金属球壳）是一个铝球，由宽度为D、运动速度为V的条橡胶带对它充电，从而使加速罩与大地之间形成稳定的高电压U。另一部分是加速管和偏转电磁铁，再加上待加速的质子源就构成了一台质子静电加速器，如图中所示。抽成真空的加速管由多个金属环及电阻组成，金属环之间由玻璃隔开，各环与电阻串联。从质子源引出的质子进入真空加速管加速，然后通过由电磁铁产生的一个半径为b的圆形匀强磁场区域引出打击靶核。已知质子束的等效电流为人，通过电阻的电流为，2,质子的比荷里。单位面积上的电荷量叫做电荷面密度。下列说法不正确的是（）mA.若不考虑传送带和质子源的影响，加速罩内的电场强度为零B.若不考虑传送带和质子源的影响，加速罩内的电势大小等于UC.要维持加速罩上大小为U的稳定电压，喷射到充电带表面上的电荷面密度为竺&D.质子束进入电磁铁，并做角度为。的偏转，磁感应强度8 =tang 2nU【答案】D【详解】A.加速罩外表面均匀带电，则加速罩是一个等势体，则加速罩内的电场强度为零，故A正确；B.加速罩与大地之间形成稳定的高电压U,大地电势为零，加速罩是一个等势体，所以加速罩内的电势大小等于U,故B正确；C.N时间内喷射到充电带表面上的电荷量为Q=Qf+人4，4时间内喷射到充电带表面上的面积为S=DvA,则喷射到充电带表面上的电荷面密度为g=空A,故C正确；D.根据动能SDv定理有qU=gm,质子束进入电磁铁的速度为U=J*,质子束进入电磁铁，并做角度为6的偏转，由几何知识可得tang=2,根据洛伦兹力提供向心力仃g由=加匕，联""得，磁感应强度为2rr故D错误。故选D,2. （2024甘肃白银甘肃省蜻远县第一中学校联考一模）一霍尔元件的简化示意图如图所示，其长为,宽为b,厚度为d,单位体积内的自由电子数为。，其导电粒子是电荷量为e的自由电子，元件中通有方向向右的电流，匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向上。稳定时，霍尔元件前、后表面间的电压为U。A.霍尔元件前表面的电势比后表面的高B.电压U与元件单位体积内的自由电子数无关C.元件中通有的电流为塔D.每个自由电子所受洛伦兹力的大小为辿Ba【答案】C【详解】本题考查霍尔元件，目的是考查学生的推理论证能力。A.电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，电子所受洛伦兹力垂直纸面向外，电子打在前表面，前表面的电势比后表面的电势低，A错/BC.根据平衡条件有eg=e由，解得U=M,根据电流的微观b表达式有/=eSy，S=bd,解得I=嘤故霍尔电压U与元件单位体积内的自由电子数n有关，B错误，C正确；D.电子所受洛伦兹力大小尸=半，D错误。b故选C。3. （2023云南昆明云南师大附中校考模拟预测）如图所示，两块平行板M、N带有异种电荷，两板中间有垂直纸面向里的匀强磁场，不计重力的。、b两离子从两板的左侧沿中线做匀速直线运动，经小孔。垂直进入另一匀强磁场（方向也垂直纸面向里），运行的半圆轨迹如图中虚线所示，最终两离子打到了隔板上被吸收。下列说法正确的是（）M× >b ××NX×%I×/×<、B、××Ib9/乂/×××××A.板M带负电，板N带正电B.离子。带正电，离子b带负电C.在右侧磁场中，离子。的运行时间大于离子力的运行时间D.洛伦兹力对离子、做正功【答案】B【详解】AB.在右侧区域，根据左手定则可以判断，离子。带正电，离子力带负电，在电场区域做匀速直线运动，则电场力等于洛伦兹力，离子。带正电，则洛伦兹力向上，电场力向下，场强向下，所以板M带正电，板N带负电，对离子b分析也得到相同结论，故A错误B正确；C.在电场区域做匀速直线运动，则电场力等于洛伦兹力/射=%，解得U=1,两者速度大小相同，但在右侧磁场中，离子。的路程小，所以运行时间小于离子b的运行时间，故C错误；D.洛伦兹力与速度垂在，不做功，故D错误。故选Bo4. （2023全国校联考模拟预测）回旋加速器的工作原理如图1所示，Dl和D?是两个相同的中空半圆金属盒，金属盒的半径为小它们之间接如图2所示的交变电源，图中U。、7；已知，两个D形盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。将一质子从D1金属盒的圆心处由静止释放，质子CH）经过加速后最终从D形盒的边缘射出。己知质子的质量为机，电荷量为9,不计电场中的加速时间，且不考虑相对论效应。下列说法正确的B.质子从D形盒的边缘射出时的速度为C.在其他条件不变的情况下，仅增大U。，可以增大质子从边缘射出的速度D.在所接交变电源不变的情况下，若用该装置加速：H（气核），需要增大所加磁场的磁感应强度【答案】DFE2mn2m【详解】A.带电粒子在磁场中运动的周期与所加交变电源的周期”相同,所以满足"=f,ifW-=-,选项A错误；B.粒子从D形盒边缘射出时有9，射出速度可表示为V=J匈A,选项B错误；2VtnC.粒子从D形盒射出时q%8=M%可寿%4=逊，仅增大加速电压U”质子射出速度大小不变，Rm2乃3m，rm选项C错误;D.当加速僦核时,其在磁场中运动的周期为T=,其周期应该与4相同，又知道工）二版,可知B'=3B,需要增大所加磁场的磁感应强度，选项DIE确。故选Do5. （2023河北校联考三模）如图为磁流体发电机的示意图，间距为d的平行金属板4、8之间的磁场可看成匀强磁场，磁感应强度大小为8,板48和电阻R连接，将一束等离子体以速度V沿垂直于磁场的方向喷入磁场，已知金属板4、8的正对面积为5,八、8及其板间的等离子体的等效电阻率为P,下列说法正确的是（）等离子体A.金属板A为正极B.电阻R两端的电压为华AC.电阻/?两端的电压为8小，D.流过电阻R的电流大小为绊【答案】B【详解】A.根据左手定则可得，正离子向金属板B,金属板B为正极，金属板A为负极。故A错误；D根据稳定时，等离子体满足“石=4'，该发电机的电动势为U=A=R,流过电阻R的电流大小为pd=pdRS,故D错误；BC.电阻K两端电压为以二R=Tf,故B正确：C错误。+Ap+故选Bo6. （2023天津红桥统考二模）为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔，其宽和高分别为6和J左、右两端开口与排污管相连，如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度为B向下的匀强磁场，在空腔前、后两个侧面上各有长为“的相互平行且正对的电极何和N,m和N与内阻为R的电流表相连。污水从左向右流经该装置时，电流表将显示出污水排放情况。下列说法中正确的是（）A.何板比N板电势高B.污水中离子浓度越高，则电流表的示数越小C.污水流量大小，对电流表的示数无影响D.若只增大所加磁场的磁感强度，则电流表的示数也增大【答案】D【详解】A.根据左手定则，正离子往N板偏，负离子往M板偏，最终M板带负电，N板带正电，M板电势比N板电势低，故A错误；BCD.最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，可得”，污水的流量Q=MC,则MNa两端间的电势差为U=丝，污水流量越大，电势差越大，电流表示数越大；增加磁感应强度，电势差增大，C电流表示数也增大；污水中离子浓度越大，导线性能越好，即电阻率减小，M、N间污水的电阻r越小，其他条件不变时，回路中的电流越大，故BC错误，D正确。故选D。7. （2023四川巴中南江中学校考模拟预测）如图所示，某竖直平面内存在着相互正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左，磁场方向水平向外.一质量为用、电荷量为q的微粒以速度V与水平方向成。角从。点射入该区域，微粒恰好沿速度方向做直线运动，重力加速度为g。下列说法中正确的是（）A.微粒从O到A的运动可能是匀减速直线运动B.该微粒一定带正电荷C.该磁场的磁感应强度大小为一七qvcos0D.该电场的场强为&8S。【答案】C【详解】AB.若微粒带正电4,它受竖直向下的重力冲、向左的电场力西和右斜向下的洛伦兹力夕由，知微粒不能做直线运动.据此可知微粒定带负电4,它受竖直向下的重力?g、向右的电场力4E和左斜向上的洛伦兹力夕阳，又知微粒恰好沿着直线运动，可知微粒一定做匀速1'线运动，故AB错误；CD.由平衡条件有关系cos。=器,sin。=暮，得磁场的磁感应强度8=一三，电场的场强E=5vsin6,故C正qvIiBqVqcos夕确，D错误。故选C。8. （2023新疆阿勒泰统考三模）如图所示，在x>0的区域存在方向沿X轴正方向的匀强电场，场强大小为E,在XVo的区域存在方向垂直于Xoy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为3。一个带负电的粒子（重力不计）从X轴上的A点以大小为%的初速度沿y轴正方向射出，粒子在电场和磁场中运动后回到A点。则（）【答案】BqE=ma【详解】设粒子类平抛的分运动匀速运动的位移为y,离开电场时瞬时速度与y轴的夹角。，则有>，.八atsin=V粒广做圆周运动的半径为R,由几何关系可得）=RsinO,=联立可得=。故选B。9. （2023北京西城北师大实验中学校考三模）如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度V沿直线穿过相互垂直的匀强电场（电场强度为E）和匀强磁场（磁感应强度为BI）的重叠区域，然后通过狭缝So垂直进入另一匀强磁场（磁感应强度为打），最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法正确的是（）A,该束粒子带负电B.片板带负电C.粒子的速度-满足关系式U二号D.在的匀强磁场中，运动半径越大的粒子，荷质比旦越小m【答案】D【详解】A.根据粒子在右侧磁场中的运动，利用左手定则，可判断出该束粒子带正电，故A错误；B.根据粒子在左侧运动可知，洛伦兹力方向向上，则电场力方向向下，Pl板带正电，故B错误；C.由粒子做直线运动，根据受力平衡可得qvBl=qE,解得粒子的速度为故C错误；D.在磁感应强度为B2的磁场中，由洛伦兹力提供向心力得口&=，,可得（=比-=运动半径越大的粒子，荷质比、越小，故D正确。故选D。10. （2023山东济宁统考三模）足够长的绝缘木板置于光滑水平地面上，木板的上表面粗糙，带负电小物块（电量保持不变）置于木板的左端，整个装置置于足够大的匀强磁场中，磁场方向如图所示。在r=0时刻，木板获得一水平向左的初速度，关于此后运动过程中两物体速度随时间变化的关系图像，可能正确的是（）.8IIt«a»1.VVO【答案】A【详解】木板获得一水平向左的初速度，受到物块对其向右的摩擦力，所以木板做减速运动；同时，木板对物块产生一个向左的摩擦力，因此物块做加速运动，物块带负电，则受到洛伦兹力向卜.，则f="mg+Bqv）=ma,物块受到的摩擦力变大，加速度变大；对木板Mmg+8qu）=Ma',则木板的加速度变大，因为木板足够长，最后两者速度相等，故木板做加速度增大的减速运动，物块做加速度增