《高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動模擬試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動模擬試題（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 一、單項選擇題(本題共6小題，每小題7分，共計42分，每小題只有一個選項符合題意) 1．帶正電的甲、乙、丙三個粒子(不計重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場和磁場相互垂直的復(fù)合場中，其軌跡如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．v甲＞v乙＞v丙 B．v甲＜v乙＜v丙 C．甲的速度可能變大 D．丙的速度不一定變大 解析：由左手定則可判斷正電荷所受洛倫茲力向上，而所受的電場力向下，由運(yùn)動軌跡可判斷qv甲B＞qE即v甲＞，同理可得v乙＝，v丙＜，所以v甲＞v乙＞v丙，故A正確、B錯；電場力對甲做負(fù)功，甲的速度一定減小，對丙做正功，丙的速度一定變大，故C、D錯誤． 答案：A 2．如圖所示，在長方形abcd區(qū)域內(nèi)有正交的電磁場，ab＝bc/2＝L，一帶電粒子從ad的中點(diǎn)垂直于電場和磁場方向射入，恰沿直線從bc邊的中點(diǎn)P射出，若撤去磁場，則粒子從c點(diǎn)射出；若撤去電場，則粒子將(重力不計)(　　) A．從b點(diǎn)射出 B．從b、P間某點(diǎn)射出 C．從a點(diǎn)射出 D．從a、b間某點(diǎn)射出 解析：由粒子做直線運(yùn)動可知qv0B＝qE；撤去磁場粒子從c點(diǎn)射出可知qE＝ma，at＝2v0，v0t＝L，所以撤除電場后粒子運(yùn)動的半徑r＝＝. 答案：C 3．如圖所示，一個帶正電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個裝置處于方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)給滑環(huán)一個水平向右的瞬時作用力，使其開始運(yùn)動，則滑環(huán)在桿上的運(yùn)動情況不可能的是(　　) A．始終做勻速運(yùn)動 B．始終做減速運(yùn)動，最后靜止于桿上 C．先做加速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動 D．先做減速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動 解析：給滑環(huán)一個瞬時作用力，滑環(huán)獲得一定的速度v，當(dāng)qvB＝mg時，滑環(huán)將以v做勻速直線運(yùn)動，故A正確．當(dāng)qvB＜mg時，滑環(huán)受摩擦阻力做減速運(yùn)動，直到停下來，故B正確．當(dāng)qvB＞mg時，滑環(huán)先做減速運(yùn)動，當(dāng)減速到qvB＝mg后，以速度v＝做勻速直線運(yùn)動，故D對．由于摩擦阻力作用，環(huán)不可能做加速運(yùn)動，故C錯，應(yīng)選C. 答案：C 4．空間存在如圖所示的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B.下面關(guān)于帶電粒子在其中運(yùn)動情況的判斷，正確的是(　　) A．若不計重力，粒子做勻速運(yùn)動的方向可沿y軸正方向，也可沿y軸負(fù)方向 B．若不計重力，粒子可沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動 C．若重力不能忽略，粒子不可能做勻速直線運(yùn)動 D．若重力不能忽略，粒子仍可能做勻速直線運(yùn)動 解析：若不計重力，當(dāng)正電荷沿y軸正方向運(yùn)動時，所受電場力沿x軸正方向，所受洛倫茲力沿x軸負(fù)方向；當(dāng)二者滿足qE＝qvB時，粒子做勻速直線運(yùn)動．當(dāng)粒子帶負(fù)電時，電場力與洛倫茲力均反向，仍可做勻速直線運(yùn)動．但當(dāng)粒子沿y軸負(fù)方向運(yùn)動時，電場力與洛倫茲力總是同向的，粒子受力不能平衡，故不能做勻速直線運(yùn)動，A錯誤；粒子沿x軸正方向運(yùn)動時，因洛倫茲力沿y軸方向，粒子一定要偏轉(zhuǎn)，故B錯；重力不能忽略時，只要粒子運(yùn)動方向和受力滿足如圖所示條件，粒子就可能做勻速直線運(yùn)動，C錯、D正確． 答案：D 5．如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．質(zhì)量為m、帶電量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑，在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是(　　) A．滑塊受到的摩擦力不變 B．滑塊到達(dá)地面時的動能與B的大小無關(guān) C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下 D．B很大時，滑塊可能靜止于斜面上 解析：物體受重力、支持力、垂直于斜面向下的洛倫茲力和沿斜面向上的摩擦力四個力的作用．初始時刻洛倫茲力為0，物體在重力和摩擦力的作用下沿斜面向下運(yùn)動，隨著速度v的增大，洛倫茲力qvB增大，物體受到的彈力增大，引起摩擦力增大，當(dāng)mgsin θ＝μ(mgcos θ＋qvB)時，物體開始做勻速運(yùn)動．綜上所述，選項C正確． 答案：C 6．如圖，豎直放置的平行板電容器，A板接電源正極，B板接電源負(fù)極，在電容器中加一與電場方向垂直、水平向里的勻強(qiáng)磁場．一批帶正電的微粒從A板中點(diǎn)小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考慮微粒所受重力，微粒在平行板A、B間運(yùn)動過程中(　　) A．所有微粒的動能都將增加 B．所有微粒的機(jī)械能都將不變 C．有的微?？梢宰鰟蛩賵A周運(yùn)動 D．有的微?？赡茏鰟蛩僦本€運(yùn)動 解析：重力和電場力的合力方向與速度方向的夾角可能大于90，故合力可能做負(fù)功，A錯誤．由于電場力做功，故機(jī)械能要發(fā)生變化，B錯誤．重力和電場力方向互相垂直時，其作用效果不可能抵消，C錯誤．微粒所受重力、電場力、洛倫茲力的合力可能為零，故D正確． 答案：D 二、多項選擇題(本題共4小題，每小題7分，共計28分，每小題有多個選項符合題意，全部選對的得7分，選對但不全的得4分，錯選或不答的得0分) 7．如圖所示，虛線間空間內(nèi)存在由勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正電小球(電荷量為＋q，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的是(　　) 解析：帶電小球進(jìn)入復(fù)合場時受力情況：A項，B項，C項，D項．其中只有C、D兩種情況下合外力可能為零，所以有可能沿直線通過復(fù)合場區(qū)域．A項中洛倫茲力qvB隨速度v的增大而增大，所以三力的合力不會總保持在豎直方向上，合力與速度方向?qū)a(chǎn)生夾角，小球做曲線運(yùn)動，所以A錯．B項中洛倫茲力會使運(yùn)動方向發(fā)生改變，小球不可能沿直線運(yùn)動． 答案：CD 8．導(dǎo)電是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動，這些可以移動的電荷又叫載流子，例如金屬導(dǎo)體中的載流子是自由電子，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分成兩大類，一類是n型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類是P型半導(dǎo)體，它的載流子是“空穴”；相當(dāng)于帶正電的粒子，P型半導(dǎo)體導(dǎo)電，相當(dāng)于帶正電粒子做定向移動，如果把某種材料制成的長方體放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向如圖所示，且與前后側(cè)面垂直，長方體中通有水平向右的電流，測得長方體的上、下表面M、N電勢分別是φM和φN，則有(　　) A．如果是P型半導(dǎo)體，有φM<φN B．如果是n型半導(dǎo)體，有φM>φN C．如果是P型半導(dǎo)體，有φM>φN D．如果是金屬導(dǎo)體，有φM>φN 解析：根據(jù)左手定則，“空穴”載流子受洛倫茲力向下，偏向N表面，即N表面帶正電，φN>φM；n型半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體，電子受洛倫茲力向下，偏向N表面，即N表面帶負(fù)電，φM>φN，故選A、B、D. 答案：ABD 9．北半球某處，地磁場水平分量B1＝0.810－4 T，豎直分量B2＝0.510－4 T，海水向北流動，海洋工作者測量海水的流速時，將兩極板插入此海水中，保持兩極板正對且垂線沿東西方向，兩極板相距d＝20 m，如圖所示，與兩極板相連的電壓表(可看做是理想電壓表)示數(shù)為U＝0.2 mV，則(　　) A．西側(cè)極板電勢高，東側(cè)極板電勢低 B．西側(cè)極板電勢低，東側(cè)極板電勢高 C．海水的流速大小為0.125 m/s D．海水的流速大小為0.2 m/s 解析：由于海水向北流動，地磁場有豎直向下的分量，由左手定則可知，正電荷偏向西側(cè)極板，負(fù)電荷偏向東側(cè)極板，即西側(cè)極板電勢高，東側(cè)極板電勢低，故選項A正確；對于流過兩極板間的帶電粒子有：qvB2＝q，即v＝＝ m/s＝0.2 m/s，故選項D正確． 答案：AD 10．環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個高度真空的圓環(huán)狀的空腔．若帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為U的電場加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動．要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是(　　) A．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大 B．對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小 C．對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動的周期越小 D．對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動的周期都不變 解析：帶電粒子經(jīng)過加速電場后速度為 qU＝mv2，所以v＝ 帶電粒子以該速度進(jìn)入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi)，且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動，半徑R＝＝， 對于給定的加速電壓，即U一定，當(dāng)R確定時，則帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)越小，A錯誤、B正確；帶電粒子的運(yùn)動周期為T＝，與帶電粒子的速度無關(guān)，當(dāng)然就與加速電壓U無關(guān)，因此，對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動的周期都不變，C錯、D正確． 答案：BD 三、計算題(本題共2小題，共計30分，解答時請寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟．只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 11．(15分)如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的小球以水平初速度v0從離地高為h的地方做平拋運(yùn)動，落地點(diǎn)為N，設(shè)不計空氣阻力；求： (1)若在空間加一個豎直方向的勻強(qiáng)電場，使小球沿水平方向做勻速直線運(yùn)動，則場強(qiáng)E為多大？ (2)若在空間再加上一個垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，小球的落地點(diǎn)仍為N，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？ 解析：(1)由于小球受電場力和重力且做勻速直線運(yùn)動，故qE＝mg所以：E＝. (2)再加上勻強(qiáng)磁場后，由于重力與電場力平衡，故小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，R＝ 由幾何關(guān)系得： R2－x2＝(R－h(huán))2 其中x＝v0t＝v0 由以上幾式解得：B＝. 答案：(1)　(2) 12．(15分)如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成．已知：靜電分析器通道的半徑為R，均勻輻射電場的場強(qiáng)為E.磁分析器中有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.忽略重力的影響．問： 為了使位于A處電荷量為q、質(zhì)量為m的離子，從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，加速電場的電壓U應(yīng)為多大？ (2)離子由P點(diǎn)進(jìn)入磁分析器后，最終打在感光膠片上的Q點(diǎn)，該點(diǎn)距入射點(diǎn)P多遠(yuǎn)？ 解析：(1)離子在加速電場中加速，根據(jù)動能定理有qU＝mv2.① 離子在輻射電場中做勻速圓周運(yùn)動，電場力提供向心力，有qE＝m，② 解得U＝ER. (2)離子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，有qvB＝m，④ 由②、④式得r＝＝ ，⑤ 故PQ＝2r＝ . 答案：(1)ER　(2) - 5 -