高考物理一轮专题 第39讲 带电粒子在复合场中的运动.docx
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高考物理一轮专题第39讲带电粒子在复合场中的运动
2020年高考物理一轮专题:
第39讲带电粒子在复合场中的运动
姓名:
________班级:
________成绩:
________
一、单选题(共9题;共19分)
1.(2分)(2017高二上·中卫期末)带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图所示,若油滴的质量为m,磁感应强度大小为B,则下述说法正确的是()
A.油滴必带正电荷,电荷量为
B.油滴必带正电荷,比荷=
C.油滴必带负电荷,电荷量为
D.油滴带什么电荷都可以,只要满足q=
2.(2分)(2017·浙江模拟)如图所示,设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动,金星自身的半径是火星的n倍,质量为火星的k倍,不考虑行星自转的影响,则()
A.金星表面的重力加速度是火星的
B.金星的第一宇宙速度是火星的
C.金星绕太阳运动的加速度比火星小
D.金星绕太阳运动的周期比火星大
3.(2分)(2017高二上·辽宁期末)在如图所示的正方形区域内有匀强磁场,一束电子以不同的速率从a点沿ab方向射入匀强磁场区域,最终又从磁场区域射出.则下列结论中正确的是()
A.从c点射出的电子和从d点射出的电子,其速率之比为2:
1
B.从c点射出的电子和从d点射出的电子,其速率之比为1:
2
C.若电子从bc边射出,则电子射入磁场时的速率越大,其在磁场中的运动时间就越长
D.若电子从ad边射出,则电子射入磁场时的速率越大,其在磁场中的运动时间就越短
4.(2分)霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中,例如应用霍尔效应测试半导体是电子型还是空穴型,研究半导体内载流子浓度的变化等。
在霍尔效应实验中,如图所示,ab宽为1cm,ad长为4cm,ae厚为cm的导体,沿ad方向通有3A的电流,当磁感应强度B=1.5T的匀强磁场垂直向里穿过abcd平面时,产生了V的霍尔电压,(已知导体内定向移动的自由电荷是电子),则下列说法正确的是()
A.在导体的前表面聚集自由电子,电子定向移动的速率
B.在导体的上表面聚集自由电子,电子定向移动的速率
C.在其它条件不变的情况下,增大ad的长度,可增大霍尔电压
D.每立方米的自由电子数为个
5.(2分)(2017·丰台模拟)如图所示,两平行金属板P、Q水平放置,上极板带正电,下极板带负电;板间存在匀强电场和匀强磁场(图中未画出).一个带电粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动.粒子通过两平行板后从O点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中,粒子做匀速圆周运动,经过半个周期后打在挡板MN上的A点.不计粒子重力.则下列说法不正确的是()
A.此粒子一定带正电
B.P、Q间的磁场一定垂直纸面向里
C.若另一个带电粒子也能做匀速直线运动,则它一定与该粒子具有相同的荷质比
D.若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动,则它一定与该粒子具有相同的荷质比
6.(3分)(2016高二上·宝应期中)某空间存在着如图所示的足够大的沿水平方向的匀强磁场.在磁场中A、B两个物块叠放在一起,置于光滑水平面上,物块A带正电,物块B不带电且表面绝缘.在t1=0时刻,水平恒力F作用在物块B上,物块A、B由静止开始做加速度相同的运动.在A、B一起向左运动的过程中,以下说法正确的是()
A.图乙可以反映A所受洛仑兹力大小随时间t变化的关系
B.图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系
C.图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系
D.图乙可以反映B对地面压力大小随时间t变化的关系
7.(2分)(2019高二下·北京期中)平行板电容器两板之间距离为d,接在电压为U的电源上。
现有一质量为m,带电量为+q的粒子,以速度v沿水平方向射入两板之间(粒子重力不计),如图所示。
若要使粒子能以速度v沿直线匀速穿过,则可以在两板间加()
A.磁感应强度大小B=,方向向里的匀强磁场
B.磁感应强度大小B=,方向向外的匀强磁场
C.磁感应强度大小B=Udv,方向向里的匀强磁场
D.磁感应强度大小B=Udv,方向向外的匀强磁场
8.(2分)(2017高二上·福建期末)速度相同的一束粒子,由左端射入速度选择器后,又进入质谱仪,其运动轨迹如图所示,则下列说法中正确的是()
A.该束带电粒子带负电
B.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于
C.若保持B2不变,粒子打在胶片上的位置越远离狭缝S0,粒子的比荷 越小
D.若增大入射速度,粒子在磁场中轨迹半圆将变大
9.(2分)如图所示,线框abcd在竖直面内可以绕固定的OO′轴转动.现通以abcda电流,要使它受到磁场力后,ab边向纸外转动,cd边向纸里转动,则所加的磁场方向可能是()
A.垂直纸面向外
B.竖直向上
C.竖直向下
D.在OO′上方垂直纸面向里,在OO′下方垂直纸面向外
二、多选题(共4题;共12分)
10.(3分)(2019·镇平模拟)如图所示,竖直放置的两平行金属板,长为L,板间距离为d,接在电压为U的直流电源上.在两板间加一磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.一个质量为m、电荷量为g的带正电油滴,从距金属板上端高为h处由静止开始自由下落,并经两板上端连线的中点P进入板间.油滴在P点所受的电场力与磁场力大小恰好相等,且最后恰好从金属板的下边缘离开电磁场区域.空气阻力不计,重力加速度为g,则下列说法正确的是()
A.油滴刚进入电磁场时的加速度为g
B.油滴开始下落时距金属板上端的高度
C.油滴从左侧金属板的下边缘离开
D.油滴离开电磁场时的速度大小为
11.(3分)(2017高二上·河北期末)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n,若一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,当通以图示方向电流I,并加有与侧面垂直的匀强磁场B时,在导体上、下表面间用理想电压表测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是()
A.上表面电势低
B.下表面电势低
C.n=
D.n=
12.(3分)(2017高二上·陆丰期末)回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频电源的两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中有周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示,则下列说法中错误的是()
A.只增大狭缝间的加速电压,可增大带电粒子射出时的动能
B.只增大狭缝间的加速电压,可增大带电粒子在回旋加速器中运动的时间
C.只增大磁场的磁感应强度,可增大带电粒子射出时的动能
D.用同一回旋加速器可以同时加速质子(H)和氚核(H)
13.(3分)(2017高二上·南昌期末)圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图所示.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是()
A.a粒子速率最大
B.c粒子速率最大
C.a粒子在磁场中运动的时间最长
D.它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc
三、综合题(共7题;共85分)
14.(10分)(2019·浙江模拟)如图1所示是某质谱仪的模型简化图,P点为质子源,初速度不计的质子经电压加速后从O点垂直磁场边界射入,在边界OS的上方有足够大的垂直纸面的匀强磁场区域,B=0.2T。
a、b间放有一个宽度为Lab=0.1cm的粒子接收器S,oa长度为2m。
质子的比荷,质子经电场、磁场后正好打在接收器上。
(1)磁场的方向是垂直纸面向里还是向外?
(2)质子进入磁场的角度范围如图2所示,向左向右最大偏角,所有的质子要打在接收板上,求加速电压的范围(结果保留三位有效数字,取cos80=0.99,)。
(3)将质子源P换成气态的碳I2与碳14原子单体,气体在P点电离后均帯一个单位正电(初速度不计),碳12的比荷C/kg,碳14的比荷保持磁感应强度不变,从O点入射的角度范围不变,加速电压可以在足够大的范围内改变。
要使在任一电压下接收器上最多只能接收到一种粒子,求oa的最小值(结果保留三位有效数字,取)
(4)第(3)问中的电离体经电压加速后,单位时间内从O点进入的粒子数保持不变,其中碳12占80%、碳14占20%。
通过控制加速电压,使碳14在磁场中做圆周运动的半径与时间的关系R14=0.9+0.1t(cm)。
请在图3中描绘出接收器上的亮度随时间的变化的图像(每毫秒内接收到的粒子越多越亮,1表示在这一过程中最亮时的亮度)。
15.(10分)(2017高二上·黑龙江期末)如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=﹣2h处的P3点.不计重力.
求:
(1)
电场强度的大小.
(2)
粒子到达P2时速度的大小和方向.
(3)
磁感应强度的大小.
(4)
粒子从P1点运动到P3点所用时间.
16.(10分)(2019·端州模拟)如图,竖直面内坐标系xOy第一、三象限角平分线A1A2右侧区域有一场区(内存在匀强电场和匀强磁场).平行板M、N如图放置,M板带正电.带负电的N板在x轴负半轴上.N板上有一小孔P,离原点O的距离为L.A1A2上的Q点处于P孔正下方.质量为m、电量为+q的小球从OA2上的某点以一水平速度v向右进入场区,恰好能做匀速圆周运动.第一次出场后,小球能进入M、N板间且恰好能到达M板但不接触.已知磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.M、N板间距为L、电压为,重力加速度为g.求:
(1)A1A2右侧区域内的匀强电场的场强大小与方向;
(2)求射入场区的水平速度v的大小;
(3)小球从OA2上的某点出发后,到第四次(不包括出发那次)经过边界A1A2的运动时间.
17.(10分)(2019·重庆模拟)如图所示,平面直角坐标系的第二象限内存在与水平方向成45、大小为E1的匀强电场,一质量为m、带电荷量为+q的小球从点静止释放,穿过y轴后,在y轴和竖直线PQ之间的第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场B1,整个第一象限内都有竖直向上的匀强电场E2,且,小球在里面恰好能做匀速圆周运动在y轴与PQ之间的第四象限内有一竖直向上,大小为的匀强电场;而在一、四象限PQ的右侧是一大小为,方向垂直纸面向内的匀强磁场。
已知PQ与x轴的交点坐标为。
求:
(1)小球第一次进入第一象限时的速度大小;
(2)小球第二次通过PQ的坐标;
(3)从开始释放到第二次通过PQ一共经历的时间。
18.(15分)(2017高二上·肇庆期末)如图所示,由S点发出的电量为q、质量为m的静止带电粒子,被加速电压为U,极板间距离为d的匀强电场加速后,从正中央垂直射入电压为U
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- 高考物理一轮专题 第39讲 带电粒子在复合场中的运动 高考 物理 一轮 专题 39 带电 粒子 复合 中的 运动