《（讲练测）高考物理一轮复习 专题39 带电粒子在复合场中的运动（测）（含解析）-人教版高三全册物理试题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（讲练测）高考物理一轮复习 专题39 带电粒子在复合场中的运动（测）（含解析）-人教版高三全册物理试题（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题39 带电粒子在复合场中的运动（测）【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1图示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片，平板S下方有强度为的匀强磁场，下列表述错误的是： （ ）A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内C能通过狭缝P的带电粒子的速
2、率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大【答案】B【名师点睛】质谱仪工作原理应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段。2关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是： （ ）A与加速器的半径有关，半径越小，能量越大B与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D与带电粒子的质量有关，质量越大，能量越大【答案】B【名师点睛】回旋加速器（1）构造：如图所示，D1、D2是半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源D形盒处于匀强磁场中（2）原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经
3、过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，与加速电压无关3如图，某带电粒子由静止开始经电压为的电场加速后，射入水平放置、电势差为的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁感线方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子进入磁场和射出磁场的M，N两点间的距离d随着和的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应）： （ ）Ad随变化，d随变化B d随变化，d与无关Cd与无关，d与无关Dd与无关，d随变化【答案】B【名师点睛】带电粒子在磁场中的运动类题目关键在于确定圆
4、心和半径，然后由向心力公式即可确定半径公式，由几何关系即可求解。4在高能粒子研究中，往往要把一束含有大量质子和粒子的混合粒子分离开，如图初速度可忽略的质子和粒子，经电压为U的电场加速后，进入分离区，如果在分离区使用匀强电场或匀强磁场把粒子进行分离，所加磁场方向垂直纸面向里，所加电场方向竖直向下，则下列可行的方法是： （ ）A电场和磁场都不可以B电场和磁场都可以C只能用电场D只能用磁场【答案】D【解析】在加速电场中，由动能定理得： ，若分离区加竖直向下的电场：设偏转电场的宽度为L，则在电场中偏转时有：沿电场方向，联立得粒子在分离区偏转距离，可知：加速电压U相同，偏转电场的E和L相同，y相同，所以
5、不能将质子和粒子进行分离；若分离区加垂直纸面向里的磁场：粒子进入偏转磁场时，轨迹半径，由于质子和粒子的比荷不同，运动的半径也不同，所以能将两种粒子分离故ACB错误，D正确。【名师点睛】解答本题的关键是知道偏转电场和偏转磁场区分粒子的原理，带电粒子垂直进入匀强电场中将做类平抛运动，根据打到下接板的位置区分带电粒子，而偏转磁场是根据粒子在磁场中运动半径不同区分的。5如图所示为一种获得高能粒子的装置环形加速器，环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为U，B板电势仍保持
6、为零，粒子在两极板间的电场中加速。每当粒子离开电场区域时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而在环形区域内绕行半径不变（设极板间距远小于R）。下列关于环形加速器的说法中正确的是： （ ）A环形区域内的磁感应强度大小Bn与加速次数n之间的关系为B环形区域内的磁感应强度大小Bn与加速次数n之间的关系为CA、B板之间的电压可以始终保持不变D粒子每次绕行一圈所需的时间tn与加速次数n之间的关系为【答案】B【名师点睛】此题考查带电粒子在电场力作用下的运动问题，电场力做功从而获得动能，掌握动能定理、牛顿第二定律与向心力公式的应用，掌握粒子做匀速圆周运动的周期公式，及运用数学的通项式；此
7、题不仅考查物理基本规律的运用，也考查数学计算能力6如图所示，水平放置两平行金属极板间有一垂直于极板的匀强电场，板长为L，板间距离为d，在板右端L处有一竖直放置的光屏M。一带电量为q、质量为m的质点从两板中央平行于极板方向射入板间，最后垂直打在M屏上，则： （ ）A质点入射时的动能小于打到屏上时的动能B板间电场强度大小为mg/qC质点在板间运动的加速度大小为g，方向竖直向上D质点在板间运动的时间大于它从板的右端运动到光屏M的时间【答案】C【名师点睛】带电粒子在复合场中运动问题的分析思路1正确的受力分析除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析2正确分析物体的运动状态找出物体的速度、位
8、置及其变化特点，分析运动过程如果出现临界状态，要分析临界条件带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况（1）当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）（2）当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动7如图所示，一平行板电容器，右极板接电源正极，板长为2d，板间距离为d。一带电量为q、质量为m的负离子（重力不计）以速度贴近左极板沿极板方向射入，恰从右极板下边缘射出。在右极板右侧空间存在垂直纸面方向的匀强磁场（未标出）。要使该负离子在磁场中运动后，又恰能直接从右极板上边缘进入电场，则： （ ）A磁场方向垂直
9、纸面向里B磁场方向垂直纸面向外，向里都有可能C磁感应强度大小为D在磁场中运动时间为【答案】C【解析】粒子在电场中做类似平抛运动，离开电场后做匀速圆周运动，轨迹如图【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题，首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况，再选择合适方法处理对于匀变速曲线运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线的合成，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，由几何知识求解半径。8如图所示，有一个半径为R=10m的圆形区域，区域外有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，一个比荷为的带正电粒子从中空区域与磁场交界面的P点以速度沿圆的半径方向射入磁场（不
10、计带电粒子的重力），该粒子从P点进入磁场到第一次回到P点所需要的时间是： （ ）A B C D【答案】A【解析】 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供向心力，有，可得，作轨迹如下图所示:【名师点睛】带电粒子在有圆形边界的磁场作匀速圆周运动的问题，画出轨迹，根据几何知识分析临界条件，求半径和圆心角是常用的方法，同时结合对称性的轨迹特点9下图甲是回旋加速器的工作原理图D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变
11、化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是： （ ）A在Ekt图中应该有tn1tntntn1B在Ekt图中应该有tn1tntntn1C在Ekt图中应该有En1EnEnEn1D在Ekt图中应该有En1En0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，在y0的范围内存在着垂直纸面的匀强磁场（方向未画出）。现有一质量为m，电荷量大小为-q（重力不计）的带电粒子，以初速度v0（v0沿x轴正方向）从y轴上的a点出发，运动一段时间后，恰好从x轴上的d点第一次进入磁场，然后从O点第次离开磁场。已知oa=L，od=2L，则： （ ）A电场强度B电场强度C磁场方向
12、垂直纸面向里，磁感应强度的大小D磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小【答案】BC【名师点睛】解决本题的关键掌握粒子在电场中做类平抛运动的方法，抓住等时性，结合运动学公式进行求解，以及掌握确定粒子磁场中做圆周运动的圆心、半径、圆心角的方法12如下图所示，两平行金属板间接有如下左图所示的随时间t变化的电压U，上极板电势较高，板长L=040m，板间距离d=020m，在金属板右侧有一个边界为MN的匀强磁场，磁感应强度B50l0-3T，方向垂直于纸面向里。现有带电粒子以速度v010l05m/s沿两板中线OO/方向平行于金属板射入电场，磁场边界MN与中线OO/垂直。已知带正电粒子的比荷，粒子的重力忽略不
13、计，在每个粒子通过电场区的极短时间内，板间的电场强度可以看作恒定不变的。则下列说法正确的是： （ ）A粒子在U=30V时粒子能离开电场进入磁场；B在t=0时粒子能离开电场，进入磁场，射入磁场点与离开磁场点间的距离为04mC在U=20V时粒子射入磁场点与离开磁场点间的距离大于04mD在U=25V时粒子在磁场中运动的时间最长【答案】BD代入数据解得：s=04m，即在任意时刻进入磁场的粒子飞出的位置与进入磁场的位置之间的距离为定值，选项C错误；因所有粒子在磁场中运动的周期相同，在U=25V时粒子从极板边缘飞出电场，然后进入磁场时速度与MN的夹角最小，在磁场中运动时的角度最大，时间最长，选项D正确；故选BD【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是：1、画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹2、找联系：轨迹半
