2023届高三物理备考一轮总复习—带电粒子在复合场中的运动必刷题 WORD版含解析.docx

1、2023届高三物理高考备考一轮总复习带电粒子在复合场中的运动必刷题一、单选题（共7题）1在如图所示的平行板器件中，匀强电场E和匀强磁场B互相垂直。一束初速度为的带电粒子从左侧垂直电场射入后沿图中直线从右侧射出。粒子重力不计，下列说法正确的是（）A若粒子沿轨迹出射，则粒子的初速度一定大于B若粒子沿轨迹出射，则粒子的动能一定增大C若粒子沿轨迹出射，则粒子的动能一定增大D若粒子沿轨迹出射，则粒子的电势能可能增大2磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在面积为ab、间距为d的两平行金属板间产生电动势。将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的

2、电容器相连，间距为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态，不计其它电阻，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A平行金属板上极板比下极板电势高B磁流体发电机的电动势为BLvC电容器所带电荷量为CBavD微粒的比荷3如图所示，虚线EF的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B。一带电微粒自离EF为h的高处由静止下落，从B点进入场区，做了一段匀速圆周运动，从D点射出。 下列说法正确的（） A微粒受到的电场力的方向一定竖直向下B微粒做圆周运动的半径为C从B到D的过程中微粒所受洛伦兹力不做功D从B点运动到D点的过程中微粒的电势能一直减小4如图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子、

3、经电压加速（在点初速度为零）后，进入磁感应强度为的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板上的、处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子、所通过的路径，则（）A若与有相同的质量，打在感光板上时的速度比大B若与有相同的质量，则的电量比的电量小C若与有相同的电量，则的质量比的质量大D若与有相同的电量，则的质量比的质量小5如图甲所示，一个带负电的物块由静止开始从斜面上点下滑，滑到水平面上的点停下来，已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过处时的机械能损失。若在空间加竖直向下的匀强电场（电场力小于重力）如图乙，仍让物块从点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的点停下来若在空间加向里的匀强磁

4、场如图丙，再次让物块从点由静止开始下滑结果物块沿斜面滑下并在水平面上的点停下来，则以下说法中正确的是（）A点一定在点左侧B点一定与点重合C点一定在点右侧D点一定与点重合6如图所示为某一新型发电装置的示意图，发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上、下两面是绝缘板。前、后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连。整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为的导电液体（有大量的正、负离子），且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率沿x轴正向流动，则下列说法正确的是（） AM板电势比N

5、板的电势低B两导体板间液体的电阻C电阻R上的电流D假设导电液体所受摩擦力与流速成正比，比例系数为k，则在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能7如图所示，质量为m、带电量为q的带电粒子，以初速度v0垂直进入相互正交场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场中，从P点离开该区域，此时侧向位移为y，粒子重力不计，则（）A粒子在P点所受的电场力一定比磁场力大B粒子在P点的加速度为C粒子在P点的动能为mvqyED粒子在P点的动能为mvqEyqv0By二、多选题（共5题）8如图所示，厚度为h、宽度为d的某种半导体板，放在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之

6、间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，上、下表面之间的电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I（方向如图）是由带正电荷的空穴定向移动形成的，导体中单位体积中空穴的个数为n，空穴定向移动的速率为v，电荷量为e。下列说法正确的是（）A上表面的电势比下表面高B导体板之间的电场强度C霍尔系数k的大小与d、h有关D霍尔系数k的大小与n、e有关9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交变电流两极相连接的两个D形金属盒，在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为

7、B，D形金属盒的半径为R，狭缝间的距离为d，匀强电场间的加速电压为U，要增大带电粒子（电荷量为q、质量为m，不计重力）射出时的动能，则下列方法中可行的是（）A增大匀强电场间的加速电压B增大磁场的磁感应强度的同时增大周期性变化电场的周期C增大磁场的磁感应强度的同时增大周期性变化电场的频率D增大D形金属盒的半径10如图a所示为一线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流的u-t图像，假设将此电压加在图b所示的回旋加速器上给氘核加速，已知氘核的质量为3.310-27kg，下列说法正确的是（）A该交流电电压的有效值为 Bt=0.510-7s时，穿过线圈的磁通量最大C氘核在回旋加速器中运动的周期为1.010-7

8、sD加在回旋加速器上的匀强磁场的磁感应强度大小约为1.3T11笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态；如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v，当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭，则元件的（）A前表面的电势高于后表面B前表面的电势低于后表面C前后表面间的电压U与v成正比D自由电子受到的洛伦兹力大小为 12质量为

9、m、电荷量为q的带正电小球，从倾角为的粗糙绝缘斜面（）上由静止下滑，斜面足够长，整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，重力加速度为g。带电小球运动过程中，下列说法正确的是（）A小球在斜面上运动时做匀加速直线运动B小球在斜面上运动时做加速度变大的加速运动C小球最终在斜面上匀速运动D小球在斜面上下滑过程中，小球对斜面压力刚好为零时的速率为三、解答题（共4题）13如图甲所示，水平放置的平行板电容器极板长为L，间距为d，其右侧是竖直放置的足够长的荧光屏，荧光屏右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场。从A处连续发射的电子（初速度不计），通过M、N板上的小孔、平行板电容器后全部进入匀

10、强磁场，并最终全部打在荧光屏上发出荧光。已知电子质量为m（重力不计），电量为，之间的电压为（N板电势比M板电势高），水平放置的电容器所加电压如图乙所示，为已知量，电子在电场中运动的时间小于。求：（1）电子经过N板上小孔时的速率；（2）电子射入磁场时，入射点之间的最大距离；（3）荧光屏上亮线的长度。14如图所示，空间中存在范围足够大的匀强磁场，磁场方向沿正交坐标系Oxyz的 x轴正向，坐标系轴z轴正方向竖直向上，磁感应强度大小为B。让质量为m，电量为q（q0）的粒子从坐标原点O沿xoz平面以一初速度射到该磁场中，入射角为（粒子初速度与x轴正向的夹角）。不计重力和粒子间的相互作用。（1）判断粒子所

11、受洛伦兹力的方向；（2）若粒子第一次回到x 轴上并经过A（a，0）点，求速度的大小；（3）若在此空间再加一个沿x轴负向的匀强电场，粒子第一次回到x 轴上并经过OA的中点时速度方向恰好竖直向上，求匀强电场场强的大小。15科学研究的过程中常利用电磁场来控制带电粒子的轨迹。如图所示，相互垂直的匀强电场与匀强磁场分布在竖直平面坐标系的三、四象限中，其中匀强电场竖直向上，场强大小，磁感应强度为B，复合场区域高度为h，间隔也恰好为h。某时刻y轴正半轴处一个质量为m带正电的小球从静止开始下落。已知重力加速度为g。（1）求带电小球进第一个复合场时的速度大小；（2）若带电小球的荷质比，求小球在第一个复合场中运动

12、的轨迹半径以及从第一个复合场区域离开时的位置坐标；（3）若小球带电量为q，穿出第n个复合场区域时的速度与y轴负半轴夹角为，求。16如图所示，在直角坐标系的第、四象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第二、三象限内有沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E，y轴为磁场和电场的理想边界。一个质量为m ，电荷量为e的质子经过x轴上P点时速度大小为vo，速度方向与x轴负方向夹角=30。质子第一次到达y轴时速度方向与y轴垂直，第三次到达y轴的位置用Q点表示，图中未画出。已知OP=L。 （1）求磁感应强度大小和方向；（2）求质子从P点运动至Q点时间；（3）当质子快要通过Q点时，把y轴左侧区间电场撤掉，再加上另一垂

13、直于纸面的匀强磁场，使得质子能第四次穿过y轴后，直接经过x轴上P点，求所加的磁场磁感应强度大小和方向。参考答案1D【详解】初速度为v的带电粒子从左侧垂直电场射入后沿图中直线从右侧射出，则AB若粒子沿轨迹出射，粒子所受向上的力大于向下的力，但由于粒子电性末知，所以粒子所受的电场力与洛伦兹力方向不能确定，故AB均错误；C同理可知，若粒子沿轨迹出射，粒子所受向下的力大于向上的力，但由于粒子电性末知，所以粒子所受的电场力与洛伦兹力方向不能确定，不能确定动能的变化，故C错误；D若粒子沿轨迹出射，如果粒子带负电，所受电场力向上，洛伦兹力向下，电场力做负功，粒子的电势能增大，故D正确。故选D。2D【详解】A

14、将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的下板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到上板上，故平行金属板上极板比下极板电势低，故A错误；B根据可得磁流体发电机的电动势为故B错误；C电容器两端的电势差等于电源电动势，根据联立方程，可得电容器所带电荷量为故C错误；D由于带电微粒处于静止状态，由平衡条件可得联立方程，可得微粒的比荷故D正确。故选D。3C【详解】A带电微粒进入正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，则微粒受到的电场力的方向一定竖直向上，故A错误；B粒子进入复合场时的速度为电

15、场力与重力平衡，有洛伦兹力提供向心力，有则粒子做匀速圆周运动的半径为故B错误；C由于洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直，所以从B到D的过程中微粒所受洛伦兹力不做功，故C正确；D由于电场力方向竖直向上，则微粒从B到D的过程中，电场力先做负功后做正功，则其电势能先增大后减小，故D错误。故选C。4D【详解】根据得由得AB因为的半径大，若与质量相同，则的电量小，根据知的速度小。故A、B错误；CD若与有相同的电量，因为的半径大，则的质量大。故D正确；C错误。故选D。5B【详解】AB设物体的电量为q，电场强度大小为E，斜面的倾角为，动摩擦因数为，不加电场时，根据动能定理得 加电场时，根据动能定理有 将两式

16、对比得可得则D点一定与D点重合，选项A错误，B正确；CD在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场后，洛伦兹力垂直于接触面向下，加磁场时，根据动能定理可得 比较两式可知，正压力变大，摩擦力变大，重力做的功不变，所以点一定在D点左侧，即选项CD错误。故选B。6D【详解】A由题意可知，结合左手定则，可知，带正电的离子打到M板上，带负电的离子打到N板上。所以可知所以A错误；B由电阻定律可得，两导体间液体的电阻为所以B错误；C由题可知，液体通过管道时，可以认为一个长度为d的导体棒切割磁感线，由右手定则可得，产生的感应电动势为则由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流为所以C错误；D假设导电液体所受摩擦力与流速成

17、正比，比例系数为k，则在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能为其中联立可得所以D正确。故选D。7C【详解】A. 因粒子向下方运动，初始时所受电场力大于磁场力，到P点时，速度会增加，所受磁场力会增加而电场力不变，故所受的磁场力可能比电场力大，选项A错误；B. 受力分析可得粒子在P点的加速度不等于，选项B错误；CD. 对于粒子运动到P的过程由动能定理得解得选项C正确，D错误。故选C。8AD【详解】A根据左手定则知，带正电的空穴向上表面偏转，则上表面的电势高于下表面的电势，故A正确；B导体板之间的电场强度故B错误；CD因为解得根据解得因为则霍尔系数故C错误，D正确。故选AD。9CD【详解】根据得，粒子

18、的最大动能交流电周期知增大动能，需增大D形盒的半径，或增大磁场的磁感应强度的同时增大周期性变化电场的频率。故CD正确， AB错误。故选CD。10BCD【详解】A由图可知该交流电电压的最大值是，有效值为A错误；Bt=0.510-7s时，线圈在中性面位置，穿过线圈的磁通量最大， B正确；C氘核在回旋加速器中运动的周期与交流电电压的周期T相同为1.010-7s，C正确；D氘核在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有氘核运动的周期为欲使氘核能不断加速，必须满足解得D正确。故选BCD。11AC【详解】AB电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则可知，电子所受洛伦兹力方向向内，则后表面累积电子，故

19、前表面的电势高于后表面，A正确，B错误；CD当稳定以后，元件的前、后表面间出现电压U时，电子受到的电场力与洛伦兹力相等，电子不再偏转，即可得，故前后表面间的电压U与v成正比，C正确，D错误；12BD【详解】AB据题意小球运动过程中受到重力、支持力、摩擦力和垂直斜面向上的洛伦兹力，小球加速度为小球做加速运动，则随速度的增加，加速度增大，故选项A错误，B正确；C当小球对斜面压力为0时，小球加速度为gsin，小球速度继续增大，受到的洛伦兹力将大于小球重力垂直斜面方向上的分力，小球将脱离斜面，故C错误；D当小球对斜面压力为0时，有则此时速度为故选项D正确。故选BD。13（1）；（2）；（3）【详解】(

20、1)设电子加速后的速度为，由动能定理得解得(2)电子在时刻射入并射出偏转电场时，偏转距离最小（未发生偏转），即电子在偏转电场中全过程受电场力作用，偏转距离最大，即其中电子射入磁场时，入射点之间的最大距离为联立解得(3)电子沿中线射入磁场时，设射入点与打到荧光屏位置的距离为，轨迹圆弧的半径为，则有电子沿最大偏转距离射入磁场时，设射入点与打到荧光屏位置的距离为，轨迹圆弧的半径为，射入磁场时速度方向与水平方向的夹角为，由几何关系得由洛伦兹力作为向心力可得联立可得因为，所以亮线长度应与电子射出偏转电场时最大偏移距离相等，即为14（1）沿y轴负方向；（2）；（3）【详解】（1）沿y轴负方向。（2）粒子的

21、一个分运动是在平行yoz平面以速度vsin做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得所以 粒子的另一分运动是在平行x轴方向以速度vcos做匀速直线运动所以（3） 由动能定理得所以 15(1)；(2) (；(3)【详解】(1)带电小球进入第一个复合场之前做自由落体运动，有(2)小球进入第一个复合场，依题意有即可知，小球在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动解得根据几何关系，离开时的位置坐标为(。速度与竖直方向夹角为(3)设从第二层复合场进入时，速度与竖直方向夹角为，根据动能定理有解得小球在重力场中运动，垂直于重力场速度不变，有解得穿出第二层复合场速度与竖直方向夹角为，有第n层进入与竖直方向夹角为，穿出为，则在重

22、力场中水平方向速度不变，有解得同理，有可得根据动能定理得解得16（1），垂直纸直面向里；（2）；（3），B1 ，B2 ，垂直纸直面向里【详解】（1）质子在第一象限只受洛伦兹力做匀速圆周运动，则有，又由几何关系得联立解得 由左手定则可以判断磁场的方向垂直纸直面向里（2）质子在磁场中运动的周期则质子从P点到y轴所用时间为质子进入电场时速度方向与电场方向相反，所以质子先做匀减速直线运动，然后反向做匀加速直线运动，然后第二次穿过y轴进入磁场。质子在电场中的加速度为根据匀变速直线运动的规律可知，在电场中运动时间质子再次进入磁场后，经过半个圆周，第三次到达y轴所用时间所以质子从P点运动至Q点的时间为（3）质子从Q点第三次穿过y轴后，进入左边磁场做匀速圆周运动，要想让质子能第四次穿过y轴后，直接经过x轴上P点，则由左手定则可以判断磁场的方向垂直纸直面向里，其运动轨迹如图所示，则由几何关系得质子在磁场中做圆周运动的半径为，则由a得