【文档说明】【高考复习】高考物理 考点规范练习本27 带电粒子在复合场中的运动（含答案解析）.doc，共(10)页，236.500 KB，由MTyang资料小铺上传

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2020版高考物理考点规范练习本27带电粒子在复合场中的运动1.如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带电小球从水平线PQ上方M点自由下落，以PQ为边界下方有方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场，同时还有垂直于纸面的匀强磁场，小球从边界上的a点进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，并从边界上

的b点穿出，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下说法正确的是()A．小球带负电荷，匀强磁场方向垂直于纸面向外B．小球的电荷量与质量的比值qm=gEC．小球从a运动到b的过程中，小球和地球组成的系统的机械能守恒D．小球

在a、b两点的速度相同2.如图所示,甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的绝缘物块,甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上,地板上方空间有水平方向的匀强磁场。现用水平恒力拉乙物块,使甲、乙一起保持相对静止向左加速运动。在

加速运动阶段,下列说法正确的是()A.甲对乙的压力不断减小B.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大C.乙对地板的压力不断减小D.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小3.如图所示是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R.在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场．

当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是()A．N板的电势高于M板的电势B．M板的电势等于N板的电势C．R中有由b向a方向的电流D．R中有由a向b方向的电流4.下图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置

于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核H)和氦核He)。下列说法正确的是()A.它们的最大速度相同B.它们的最大动能相同C.两次所接高频电源的频率可能不相同D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的

最大动能5.如图所示,一束质量、速度和电荷量不全相等的离子,经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后,进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束,下列说法正确的是()A.组成A束和B束的离子都带负电B.组成A束和B束的离子质量一定不同C.

A束离子的比荷大于B束离子的比荷D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外6.如图所示,虚线区域空间内存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场,有一个带正电小球(电荷量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下,那么带电小球可能沿直线通过的是()

A.①②B.③④C.①③D.②④7.如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转．设两极板间电场强度为E，磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是()A．适当减小电场强度EB．适当减小磁

感应强度BC．适当增大加速电场极板之间的距离D．适当减小加速电压U8.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放

在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核(31H)和α粒子(42He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有()A．

加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大9.(多选)电场强度为E的匀

强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图所示．现有一束带电荷量为q、质量为m的α粒子以相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的α粒子的动能增量ΔEk可能为()A．dq(E＋B)B

.qEdBC．qEdD．010.(多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是()A．电势差UCD仅

与材料有关B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0C．仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平11.(多选)如图,为探讨霍尔效应,取一块长度为a、

宽度为b、厚度为d的金属导体,给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B,且通以图示方向的电流I时,用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U。已知自由电子的电荷量为e,下列说法正确的是()A.M板比N板电势高B.导体单位

体积内自由电子数越多,电压表的示数越大C.导体中自由电子定向移动的速度为v=D.导体单位体积内的自由电子数为12.(多选)在如图所示的坐标系中，y>0的空间中存在匀强电场，场强方向沿y轴负方向；－1.5h<y<0的空间中存在匀强磁场，磁场方

向垂直xOy平面(纸面)向外．一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，经过y轴上y=h处的P1点时速率为v0，方向沿x轴正方向，然后，经过x轴上x=1.5h处的P2点进入磁场，进入磁场后垂直磁场下边界射出．不计粒子重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法中正

确的是()A．粒子到达P2点时速度大小为35v0B．电场强度大小为8mv209qhC．磁感应强度大小为2mv03qhD．粒子在磁场中运动的时间为37πh40v013.电视机显像管中需要用变化的磁场来控制电子束的偏转。图甲为显像管工作原理示意图,阴极K发射的电子束(初速度不计)经电压

为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,磁场方向垂直于圆面(以垂直圆面向里为正方向),磁场区的中心为O,半径为r,荧光屏MN到磁场区中心O的距离为l。当不加磁场时,电子束将通过O点垂直打到屏幕的中心P点。当磁场的磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化时,在荧光屏上得到一条长为2l的亮线。由于电子

通过磁场区的时间很短,可以认为在每个电子通过磁场区的过程中磁感应强度不变。已知电子的电荷量为e,质量为m,不计电子之间的相互作用及所受的重力。求:(1)电子打到荧光屏上时的速度大小;(2)磁感应强度的最大值B0。14.如图所示，电子显

像管由电子枪、加速电场、偏转磁场及荧光屏组成．在加速电场右侧有相距为d、长为l的两平板，两平板构成的矩形区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的右边界与荧光屏之间的距离也为d.荧光屏中点O与加速电极上两小孔S1、S2位于两板的中线上．从电子枪发射质量为m、

电荷量为－e的电子，经电压为U0的加速电场后从小孔S2射出，经磁场偏转后，最后打到荧光屏上．若l=32d，不计电子在进入加速电场前的速度．求：(1)电子进入磁场时的速度大小；(2)电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值ym和磁感应强度B的大

小．答案解析1.答案为：B；解析：带电小球在复合场中做匀速圆周运动，则qE=mg，选项B正确；电场方向竖直向下，则可知小球带负电，由于小球从b点射出，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项A错误；小球运动过程中，电场力做功，故小球和地球组成的系统的机械能不守恒，只是在a、b两点机械能相

等，选项C错误；小球在a、b两点速度方向相反，故选项D错误．2.答案为：D；解析：对甲、乙两物块受力分析,甲物块受竖直向下的洛伦兹力不断增大,乙物块对地板的压力不断增大,甲、乙一起向左做加速度减小的加速运动;甲、乙两物块间的摩擦力大小为Ff=

m甲a,甲、乙两物块间的摩擦力不断减小。故D正确。3.答案为：D；解析：根据左手定则可知正离子向上极板偏转，负离子向下极板偏转，则M板电势高于N板电势．M板相当于电源的正极，那么R中有由a向b方向的电流，据以上分析可知本

题正确选项为D.4.答案为：A；解析：根据qvB=m,得v=。两粒子的比荷相等,所以最大速度相等,A正确。最大动能Ek=mv2,两粒子的最大速度相等,但质量不相等,所以最大动能不相等,B错误。带电粒子在磁

场中运动的周期T=,两粒子的比荷相等,所以周期相等,做圆周运动的频率相等。因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率,故两次所接高频电源的频率相同,C错误。由Ek=mv2=可知,粒子的最大动能与加速电压的频率无关;另外,回旋

加速器加速粒子时,粒子在磁场中运动的频率和高频电源的频率相同,否则无法加速,D错误。5.答案为：C；解析：由左手定则知,A、B离子均带正电,A错误;两束离子经过同一速度选择器后的速度相同,在偏转磁场中,由R=可知,半径大的离子对应的比荷小,但离子的质量不一定相同

,故选项B错误,C正确;速度选择器中的磁场方向应垂直纸面向里,D错误。6.答案为：B；解析：①图中小球受重力、向左的电场力、向右的洛伦兹力,下降过程中速度一定变大,故洛伦兹力一定变化,不可能一直与电场力平衡,故合力不可能

一直向下,故一定做曲线运动;②图中小球受重力、向上的电场力、垂直向外的洛伦兹力,合力与速度一定不共线,故一定做曲线运动;③图中小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力,若三力平衡,则小球做匀速直线运动;④图中小球受向下的重力和向上的电场力,合力一定与速度共线,故小

球一定做直线运动。故选项B正确。7.答案为：A；解析：欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，则qE=qvB，而电子流向上极板偏转，则qE＞qvB，应减小E或增大B、v，故A正确，B、C、D错误．8.答案为：B；解析：由题意知mHmα=34，qHqα=12，回旋加速器交流电源的周期应与带电粒子在磁场中

做圆周运动的周期相等，由T=2πmBq可得THTα=32，故加速氚核的交流电源的周期较大，因为粒子最后直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，由R=mvBq=2mEkqB可得氚核和α粒子的最大动能之比EkHEkα=13，氚核获得的最大动

能较小．故选项B正确．9.答案为：CD；解析：α粒子可能从左侧飞出或从右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时ΔEk=0，从右侧飞出时ΔEk=Eqd，选项C、D正确．10.答案为：BC；解析：电势差UCD与磁感应强度B、材料及电流强度有关，选项A错误；若

霍尔元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子向侧面C偏转，则电势差UCD＜0，选项B正确；仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大，选项C正确；在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直且东西放置，选项D错误．11.答案为：CD；解析：电流方向向右,电子定向移动方向向左,

根据左手定则判断可知,电子所受的洛伦兹力方向向上,则M板积累了电子,M、N之间产生向上的电场,所以M板比N板电势低,选项A错误;电子定向移动相当于长度为d的导体垂直切割磁感线产生感应电动势,电压表的读数U等于感应电动势

E,则有U=E=Bdv,可见,电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关,选项B错误;由U=E=Bdv得,自由电子定向移动的速度为v=,选项C正确;电流的微观表达式是I=nevS,则导体单位体积内的自由电子数n=,S=db,v=,代入得n=,选项D正确

。12.答案为：BC；解析：设粒子从P1点到P2点的时间为t0，粒子从P1点到P2点沿水平方向做匀速直线运动，沿竖直方向做匀加速直线运动，由运动学公式可得，1.5h=v0t0，h=0＋vy2t0解得vy=43v

0，则粒子到达P2点的速度v=v20＋v2y=53v0，A错误；根据以上条件结合动能定理可得，qEh=12mv2－12mv20，解得E=8mv209qh，B正确；由题意可知后垂直磁场下边界射出，由此可作出粒子轨迹如图所示，由几何关系可知，轨迹半径R满足R

sin37°=1.5h，即R=2.5h，根据带电粒子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力可得，qvB=mv2R，联立解得B=2mv03qh，C正确；根据T=2πRv可得，粒子在磁场中运动的时间t=37°360°×T=37πh120v0，D错误．13.解：(1)电子打到荧光屏上时速度的大

小等于它飞出加速电场时的速度大小,设为v,由动能定理得eU=mv2解得v=。(2)当交变磁场为最大值B0时,电子束有最大偏转,在荧光屏上打在Q点,PQ=l。电子运动轨迹如图所示,设此时的偏转角度为θ,由几何关系可知,tanθ=,θ=60°根据几何关系,电子束在磁场中运动路径所对的圆心角α

=θ,而tan。由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB0=解得B0=。14.解：(1)设电子经电场加速后的速度大小为v0，由动能定理得eU0=12mv20，v0=2eU0m.(2)电子经磁场偏转后，电子偏转的临界状态是恰好不撞在上板的右端，到达荧光屏的位置与O点距离即为最大值ym，如

图所示，有ev0B=mv20R，R－d22＋l2=R2，tanα=lR－d2=tanθ=ym－d2d.l=32d，v0=2eU0m，联立以上各式可得R=52d，ym=5d4，B=2mv05ed=25d2mU0e.