《新高考物理一轮复习专题12.3 带电粒子在组合场 叠加场和交变电、磁场中的运动 精品练习（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习专题12.3 带电粒子在组合场 叠加场和交变电、磁场中的运动 精品练习（含解析）（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题12.3带电粒子在组合场 叠加场和交变电、磁场中的运动【练】1、（2022山东省莒南第一中学高三开学考试）如图所示，两水平金属板构成的器件中同时存在着匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子以某一水平速度从P点射入，恰好能沿直线运动，不计带电粒子的重力。下列说法正确的是（）A粒子一定带正电B粒子的速度大小v=C若粒子速度大小改变，则粒子将做曲线运动D若粒子速度大小改变，则电场对粒子的作用力会发生变化【答案】 C【解析】A粒子做直线运动，竖直方向受力平衡，如果粒子带正电，则电场力向下，洛伦兹力向上，如果粒子带负电，则电场力向上，洛伦兹力向下，故粒子电性不确定，故A错误
2、；B根据平衡条件得qvB=qE解得v=故B错误；CD若粒子速度大小改变，则洛伦兹力大小改变，故粒子将做曲线运动，电场力做功，粒子速度大小改变，但电场力不变，故C正确，D错误。故选C。2、（2022湖北模拟预测）如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带电的微粒、质量相等，电量大小分别为、，已知在该区域内，、在纸面内分别做半径为、的匀速圆周运动，且，在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（）A、为异种电荷BC、均为正电荷D无法比较、的大小【答案】 D【解析】AB因、在纸面内分别做半径为、的匀速圆周运动，则、所受电场力与重力平衡
3、，故、均为正电荷，则有解得因E、m和g相同，故a、b的电量相同；它们在复合场中运动，仅由洛伦兹力提供向心力，根据可得由题知，且m、B和q相同，故，故AB错误；CD由题知，在纸面内向左做匀速直线运动，若c带正电，根据平衡条件有解得若c带负电，根据平衡条件解得与大小关系无法比较，故C错误，D正确。故选D。3、（2022山东济南高三开学考试）质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。带电粒子从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后打在荧光屏上。图中虚线为粒子（）和某未知带电粒子在质谱仪中的运动轨迹，下列判断正确的是（）A未知带电粒子的比荷一定大于粒子的比荷B未知带电粒
4、子的比荷一定小于粒子的比荷C未知带电粒子的电荷量一定大于粒子的电荷量D未知带电粒子的电荷量一定小于粒子的电荷量【答案】 A【解析】粒子加速过程中，由动能定理得在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得联立解得由于未知粒子半径小，则比荷大，而电荷量无法比较，故A正确，BCD错误。故选A。4、（多选）2022河北邯郸市教育科学研究所高三开学考试）如图所示，空间中有正交的匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，匀强电场方向竖直向下，将一质量为m，带电量为的粒子沿水平向左以速度v抛入复合场中，忽略粒子的重力。已知匀强电场的强度大小，在粒子之后运动的过程中，以下说法正确的是（）A粒子偏离人射
5、方向的最大距离为B粒子在轨迹最低点的曲率半径为C粒子从抛出到最低点的过程电势能的变化量为D粒子运动过程中动能与电势能的总和是守恒的【答案】 BCD【解析】A根据题意得将粒子以速度v水平向左抛入复合场中，根据“配速法”，粒子的初速度可以等效为一个水平向左的和一个水平向右的v，向右的速度v会产生一竖直向上的洛伦兹力由于则粒子的一个分运动为水平向右的匀速直线运动，另一个分运动是水平向左沿逆时针方向的匀速圆周运动，速度大小为解得粒子偏离入射方向的最大距离为A错误；B粒子在轨迹最低点速度大小为，方向水平向右解得即轨迹最低点的曲率半径为B正确；C粒子从抛出到最低点的过程中电场力做正功，电势能减小，电势能的
6、变化量为C正确；D粒子在复合场中运动过程中只有电场力做功，所以粒子的动能和电势能的总和是守恒的，D正确。故选BCD。5、（多选）（2022山西稷山县稷山中学高三开学考试）一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，重力不可忽略，已知圆的半径为r，电场强度的大小为E，磁感应强度的大小为B，重力加速度为g，则（）A该微粒带正电B带电微粒沿逆时针旋转C带电微粒沿顺时针旋转D微粒做圆周运动的速度为【答案】 BD【解析】A带电微粒在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，可知，带电微粒受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故
7、可知带电微粒带负电荷，故A错误；BC磁场方向向外，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断微粒的旋转方向为逆时针，故B正确，C错误；D由微粒做匀速圆周运动，得知电场力和重力大小相等，得mgqE带电微粒在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动联立得故D正确。故选BD。6、（多选）（2022辽宁沈阳三模）圆心为O、半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面的匀强磁场（未画出），磁场边缘上的A点有一带正电粒子源，OA竖直，MN与OA平行，且与圆形边界相切于B点，在MN的右侧有范围足够大水平向左的匀强电场，电场强度为E。当粒子的速度大小为且沿AO方向时，粒子刚好从B点离开磁场，不计粒子重力和
8、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A圆形区域内磁场方向垂直纸面向外B粒子的比荷为C粒子在磁场中运动的总时间为D粒子在电场中运动的总时间为【答案】 ABD【解析】A根据题意可知，粒子从A点进入磁场时，受到洛伦兹力方向为水平向右，根据左手定则可知，圆形区域内磁场方向垂直纸面向外，故A正确；B根据题意可知，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示根据几何关系可知，粒子做圆周运动的半径为，粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为，根据洛伦兹力提供向心力有可得则故B正确；C根据题意可知，粒子从B点进入电场之后，先做向右减速运动，再做向左的加速运动，再次到达B点时，速度的大小仍为，再次进入磁场，运动轨迹如图所示则粒子在
9、磁场中的运动时间为故C错误；D粒子在电场中，根据牛顿第二定律有解得根据，由对称性可得，粒子在电场中运动的总时间为故D正确。故选ABD。7、（2022河北邢台高三开学考试）如图所示，直角坐标系x0y处于竖直平面内，x轴沿水平方向，在y轴右侧存在沿x轴负方向的匀强电场，电场强度E=5N/C，在y轴左侧存在匀强磁场（图中未画出），匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，方向垂直纸面向外（图中未画出）。一带电粒子从第一象限上的A点（0.1m，0.2m）以初速度v0沿y轴负方向运动，粒子经过原点0进入第三象限，粒子的比荷为=100C/kg，粒子重力不计。求：（1）粒子的初速度v0；（2）粒子第二次经过y轴时的
10、坐标；（3）粒子第三次经过y轴时的坐标。【答案】 （1）；（2）；（3）【解析】（1）带电粒子在第一象限中做类平抛运动，有解得（2）当带电粒子进入第三象限时粒子的速度为v，速度与x轴方向的夹角为，有解得粒子在第二、三象限的运动轨迹如图所示粒子在磁场中运动有第二次经过y轴的位置为B点，由几何关系可知（3）粒子从B点进入第一象限时速度方向与y轴的夹角为45，粒子在第一象限做匀变速曲线运动，当粒子第三次通过y轴在C点，由运动的合成与分解可知有所以C点的坐标8、（2022河南安阳模拟预测）如图所示，从离子源产生的甲，乙两种离子，由静止经电压为U的加速电场加速后在纸面内运动，自点与磁场边界成角射入磁感应
11、强度大小为B方向垂直于纸面向里的匀强磁场。已知甲种离子从磁场边界的N点射出；乙种离子从磁场边界的M点射出；OM长为L，MN长为3L，不计重力影响和离子间的相互作用。求：（1）甲种离子比荷；（2）乙种离子在磁场中的运动时间。【答案】 （1）；（2）【解析】（1）设甲种离子质量为，电荷量为，在电场中加速过程设甲种离子在磁场中的运动半径为，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有由几何关系知联立解得（2）设乙种离子质量为，电荷量为，在电场中加速过程设乙种离子在磁场中的运动半径为，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有由几何关系知离子在磁场中运动的偏转角设乙种离子在磁场中运动的周期T，设乙种离子在磁场中运动的时间为t，
12、则联立解得9、（2022湖南长沙市明德中学高三开学考试）如图所示装置中，区域和中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为E和；区域内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场，经水平分界线OP上的A点与OP成60角射入区域的磁场，并垂直竖直边界CD进入区域的匀强电场中。求：（1）粒子在区域匀强磁场中运动的轨道半径；（2）O、M间的距离。【答案】 （1）；（2）【解析】（1）根据题意画出粒子的运动轨迹如下图所示粒子在匀强电场中做类平抛运动，设粒子过A点时速度为v，由类平抛规律知粒子在匀强磁场中做
13、匀速圆周运动，由牛顿第二定律得所以（2）设粒子在电场中运动时间为t1，加速度为a，则有qE = mav0tan60 = at1联立解得O、M两点间的距离为10、（2022河南三模）如图所示，距离为d的两平行金属板P、Q放置在左、右两磁极之间，两磁极之间的磁场可看作是匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场且平行于金属板沿图示方向喷入板间，不计等离子体中粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A若左侧磁极为N极，则金属板P带正电荷，金属板P、Q间的电压为B若左侧磁极为S极，则金属板Q带正电荷，金属板P、Q间的电压为BdvC若其他条件保持不变，仅增加平行金属板的
14、长度，则可以增大金属板P、Q间的电压D若其他条件保持不变，仅增加等离子体的喷射速度，则可以增大金属板P、Q间的电压【答案】 D【解析】A等离子体沿垂直于磁场方向喷入金属板间时，若左侧磁极为N极，根据左手定则，可得金属板Q带正电荷，等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U满足解得故A错误；B同理可判定，若左侧磁极为S极，金属板P带正电荷，故B错误；C由可知，等离子体穿过金属板P、Q时产生的电动势U与金属板的长度无关，故C错误；D同理可知，若其他条件保持不变，仅增加等离子体的喷射速度，则可以增大金属板P、Q间的电压，故D正确。故选D。11、（2022江苏省上冈高级中学高二期中）关于下列四幅图的说法正确的是（）A图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压UB图乙是磁流体发电机的结构示意图，正离子进入后会偏向B板，故A板电势高于B板电势C图丙是速度选择器的示意图，带电粒子（不计重力）能够沿直线从右侧进入并匀速通过速度选择器的条件是D图丁是质谱仪的结构示意图，粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越大【答案】 D【解析】A甲图中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦
