2022年广东省高考物理二轮复习专题升级训练六带电粒子在电磁场中的运动专题升级训练卷 .pdf

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1、学习必备欢迎下载专题升级训练六带电粒子在电磁场中的运动（时间： 60 分钟满分： 100 分）一、单选题（本题共4 小题，每小题4 分，共 16 分）1 （2012广东理综，15）质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（）AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对MN做正功DM的运行时间大于N的运行时间2 （2012安徽理综，19）如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成 60角。现将带电粒子的速度变为v

2、3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力， 则粒子在磁场中的运动时间变为（）A12tB2tC13t D3t3如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。 若将磁场的磁感应强度变为原来的2 倍，其他条件不变， 则这个氢核射出磁场的位置是（）A在b、n之间某点 B在n、a之间某点C就从a点射出 D在a、m之间某点4 （2012襄樊四中高三11 月月考）设图中M、N两板相距为d，电势差为U，一质量为m、电荷量为q带正电荷的微粒，恰能以水平速度v做匀速直线运动通过两板，若把两

3、板距离减半，电势差不变，要使微粒仍能沿水平直线通过电场，可采取的措施为（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学习必备欢迎下载A把微粒的入射速度增大一倍B把微粒的入射速度减半C加一个BUdv、垂直纸面向外的匀强磁场D加一个BUdv、垂直纸面向里的匀强磁场二、双选题（本题共5 小题，每小题6 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中只有两个选项符合题目要求，选对但不全的得3 分，有选错或不答的得0 分）5如图所示，从离子源发射出的正离子，经加速电压U加速后进入相互垂直的电场（E方向竖直向上）和磁场（B方向垂直纸面向外）

4、中，发现离子向上偏转。要使此离子沿直线通过电磁场，需要（）A增加E，减小B B增加E，减小UC适当增加U D适当减小E6 （2012湖北黄冈黄州一中高三物理月考）粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为f，加速电压的电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为e，初速近似为零，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确是（）A不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速 粒子B加速的粒子获得的最大动能随加速电压U增大而增大C质子被加速后的最大速度不能超过2Rf

5、D质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为2 1 7场强为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 粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的 粒子的动能增量Ek可能为（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学习必备欢迎下载Adq（EB） BqEdBCqEd D0 8如图所示，质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度为B，电场

6、强度为E。已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径r为（）AEB2hg BBE2hgCmqB2gh DqBm2gh9利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、 下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（）A上表面电势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为IedbD该导体单位体积内的自由电子数为BIeUb三、实验题（18 分）10 （2012广东潮州期末）某同学用如图甲所示电路来测定电池的电动势和内阻。精选学

7、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学习必备欢迎下载（1）实验开始时，滑片P应位于 _端。 （填“A”或“B”）（2）该同学测得如下表的五组数据。根据数据在图乙中作出UI图线， 从图象可得电池的电动势E_V，内阻r _。 （结果均保留两位小数）四、计算题（本题共2 小题，共36 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11 （18 分）如图所示，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外（未画出），电

8、场和磁场都可以根据需要加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样。一带正电荷的粒子从P（0，h）点以一定的速度平行于x轴正向入射。这时若只有磁场，粒子将做半径为R0的圆周运动；若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动。现在只加电场， 当粒子从P点运动到xR0平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与x轴交于M点，不计重力，求：（1）粒子到达xR0平面时的速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离。（2）M点的横坐标xM。12 （18 分） （2012潮州金中下学期高三月考理综物理试卷）如图所示，一质量为m、电荷量为q、重力不计的带电粒子，从A板的S点由静止开始释

9、放，经A、B加速电场加速后，穿过中间偏转电场，再进入右侧匀强磁场区域。已知AB间的电压为U，MN极板间的电压为 2U，MN两板间的距离和板长均为L，磁场垂直纸面向里、磁感应强度为B、有理想边界。求：（1）带电粒子离开B板时速度v0的大小；（2）带电粒子离开偏转电场时速度v的大小与方向；（3）要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场，磁场的宽度d多大？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学习必备欢迎下载参考答案1A 解析： 由左手定则判断知，A正确；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，qvBmv2r，半径为rmvqB，在

10、质量与电荷量相同的情况下，半径大说明速率大，即M的速率大于N的速率， B错；洛伦兹力不做功，C错；粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为T2mqB，M的运行时间等于N的运行时间，故D错。2B 解析： 此带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，且出射方向的反向延长线必过圆心O。设圆形磁场区域半径为R，粒子以速度v在磁场中运动的轨迹圆的半径为r1，通过作图可知轨迹对应的圆心角为60， 再作其角平分线， 则 tan 30Rr1， 且T2mBq， t162mqBm3qB；粒子以速度13v在磁场中运动的轨迹圆的半径为r2，设对应的圆心角为 2，又由rmvBq，r213mvqB13r1，则 tan R

11、r23Rr13tan 30 3，可得 60，故 120，粒子在磁场中的运动时间t132mqB2m3qB2t，B正确。3C 解析： 设正方形的边长为L，原来粒子做匀速圆周运动的半径为RL2mvqB，当B变为 2B时，可知粒子做匀速圆周运动的半径变为L4，所以从a点射出。4C 解析： 原来：mgqUdm，把两板距离减半，电势差不变，电场力是原来的两倍，加上磁场后，洛伦兹力须方向向下，mgqvB2qUdm，解两式得BUdv，由左手定则知磁场方向须垂直纸面向外，选项C正确。5CD 解析： 离子所受的电场力FqE，洛伦兹力fqvB，qU12mv2，离子向上偏转，电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，

12、可以适当增加U，增大速度， 洛伦兹力增大，C正确；也可适当减小E，电场力减小，D正确。6 CD 解析：质子被加速获得的最大速度受到D形盒最大半径制约，vm2R/T2Rf，C正确；粒子旋转频率为fBq/2 m，与被加速粒子的比荷有关，所以A错误；粒子被加速的最大动能Ekm2m/2mv2m2R2f2，与电压U无关， B错误； 因为运动半径Rmv/Bq，nUqmv2/2 ，知半径比为21， D正确。7CD 解析： 带电粒子可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Ek0，从右侧飞出时EkEqd，选项 C、D正确。8AC 解析： 液滴进入电磁场的速度v2g

13、h，液滴在重力、电场力、洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足mgqE，qvBmv2r，可得 A、 C选项正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学习必备欢迎下载9BD 解析： 画出平面图如图，由左手定则，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故 B正确， A错误。再根据eUdevB，IneSvnebdv得nBIeUb，故 D正确， C错误。10答案： （1）A （ 2）如解析图所示1.43 1.48 0.64 0.78 解析： （ 1）要使变阻器的电阻值最大。（2）纵轴截距表示电动势E1.45 V，斜率绝对值表示电源内

14、阻r0.71 。电路图如图所示：11答案： （1）4hR02（2）22000724RRR hh解析： （ 1）粒子做直线运动时，有：qEqBv0做圆周运动时，有：2000mvqBvR只有电场时，粒子做类平抛运动，则有：qEmaR0v0tvyat解得：vyv0粒子的速度大小为：22002yvvvv速度方向与x轴的夹角为： 4粒子与x轴的距离为：Hh12at2hR02。（2）撤去电场加上磁场后，有：qBvmv2R得：R2R0此时粒子的运动轨迹如图所示。圆心C位于与速度v方向垂直的直线上，该直线与x轴和y轴的夹角均为4。由几何关系可得C点的坐标为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名

15、师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学习必备欢迎下载xC 2R0yCHR0hR02过C点作x轴的垂线，在CDM中，有：lCMR2R0，lCDyChR02解得：22220074DMCMCDlllRR hhM点的横坐标为：22000724MxRRR hh。12答案： （1）2qUm（2）2qUm，方向与水平方向成45角（3）2mqUqB解析： （ 1）带电粒子在加速电场中，由动能定理得：2012qUmv得带电粒子离开B板的速度：02qUvm（2）粒子进入偏转电场后，有：0Ltv2UELF=qEFam212yatvy=at解得：vy=v02Ly则粒子刚好能离开偏转电场，且速度大小：220022yqUvvvvm，方向与水平方向成45角。（3）粒子进入磁场后，据牛顿第二定律得：2vBqvmR由几何关系得：d=Rcos 45 解得：2mqUdqB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页