2022年高考物理三輪沖刺練習(xí)專題六帶電粒子在電場、磁場中...

更新時間：2022-03-23 瀏覽次數(shù)：78 類型：三輪沖刺

一、單選題

1. (2022·馬鞍山模擬) 如圖，圓心為O、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場。從圓周上的P點在紙面內(nèi)沿不同方向射入各種速率的同種粒子，粒子的質(zhì)量為m、電荷量為+q。其中速率為v₀且沿PO方向射入的粒子，經(jīng)時間t后從A點離開磁場，∠POA=90°。則（）

A . 磁場方向垂直紙面向里 B . 粒子在磁場中運(yùn)動的周期為2t C . 速率為2v₀的粒子在磁場中的運(yùn)動最長時間為 $\text{[math]}$ D . 從A點離開磁場的速率最小值為 $\text{[math]}$

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2. (2022高三下·高郵開學(xué)考) 如圖甲所示，兩平行金屬板A、B放在真空中，間距為d，OO′為板間水平中線，AB板間的電勢差U隨時間t的變化情況如圖乙所示。有一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電小球，從O點以 $\text{[math]}$ 的速度水平射入電場。T時刻小球恰好從O′點射出電場，小球運(yùn)動過程中未與極板相碰。則下列說法正確的是（）

A . 小球的電場力等于重力 B . 板間電壓 $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ 時，小球豎直方向速度為0 D . t=T時，小球豎直方向速度為0

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3. (2022高三下·濮陽開學(xué)考) 如圖所示，正方形abcd區(qū)域存在方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，O、P分別為bc、cd邊的中點。a點有一質(zhì)子源，可沿ad方向發(fā)射質(zhì)子，當(dāng)質(zhì)子的速度分別為v₁和v₂時，其在磁場中的運(yùn)動時間分別為t₁、t₂ ，并分別從O點、P點射出。不計質(zhì)子重力，則下列說法正確的是（）

A . $\text{[math]}$ B . 若將 $\text{[math]}$ H從a點以速度v₁沿ad方向射入時，粒子的出射點為O C . 若將 $\text{[math]}$ H從a點以速度v₁沿ad方向射入時，粒子在磁場中的運(yùn)動時間為2t₁ D . 若將 $\text{[math]}$ H從a點以速度v₁沿ad方向射入時，粒子在磁場中的運(yùn)動時間為2t₂

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4. (2022·重慶模擬) 圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，三個比荷 $\text{[math]}$ 相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率沿著AO方向?qū)?zhǔn)圓心O射入磁場，其運(yùn)動軌跡如圖所示。若帶電粒子只受磁場力的作用，則下列說法正確的是（）

A . 磁場方向一定垂直于紙面向外 B . 粒子a、b、c一定都帶正電 C . 粒子c所受的向心力一定最大 D . 粒子c在磁場中運(yùn)動的時間一定最長

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5. (2022·咸陽模擬) 如圖甲所示的電磁流速/流量儀是一種為多種行業(yè)測量流速/流量的便攜式測量儀表，其簡化模型如圖乙所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 $\text{[math]}$ 的勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為 $\text{[math]}$ 的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速 $\text{[math]}$ 流動時，導(dǎo)電液體切割磁感線產(chǎn)生電動勢，在管道截面上垂直于磁場方向的直徑兩端安裝一對電極，該電動勢被信號電極采集，通過測量電壓的儀表放大轉(zhuǎn)換實現(xiàn)流速的測量，也可以實現(xiàn)流量（單位時間內(nèi)流經(jīng)某一段管道的流體體積）的測量。則關(guān)于電磁流速/流量儀的說法正確的是（）

A . 測量電壓儀表 $\text{[math]}$ 端的電勢高于 $\text{[math]}$ 端的電勢 B . 穩(wěn)定時信號電極采集到的電勢差與流速 $\text{[math]}$ 大小成反比 C . 儀表盤如果是刻度盤，流速/流量刻度都是均勻的 D . 流量的測量值與電磁流速/流量儀管道的長度成正比

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6. (2022·濟(jì)南模擬) 如圖所示，邊長為L的正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，正六邊形中心O處有一粒子源，可在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射不同速率帶正電的粒子，已知粒子質(zhì)量均為m、電荷量均為q，不計粒子重力和粒子間的相互作用，下列說法正確的是（）

A . 可能有粒子從ab邊中點處垂直ab邊射出 B . 從a點垂直af離開正六邊形區(qū)域的粒子在磁場中的運(yùn)動時間為 $\text{[math]}$ C . 垂直cf向上發(fā)射的粒子要想離開正六邊形區(qū)域，速率至少為 $\text{[math]}$ D . 要想離開正六邊形區(qū)域，粒子的速率至少為 $\text{[math]}$

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7. (2022·浙江模擬) 如圖所示，在 $\text{[math]}$ 平面的第Ⅱ象限內(nèi)有半徑為 $\text{[math]}$ 的圓分別與 $\text{[math]}$ 軸、 $\text{[math]}$ 軸相切于 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 兩點，圓內(nèi)存在垂直于 $\text{[math]}$ 面向外的勻強(qiáng)磁場。在第Ⅰ象限內(nèi)存在沿 $\text{[math]}$ 軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為 $\text{[math]}$ 。一帶正電的粒子（不計重力）以速率 $\text{[math]}$ 從 $\text{[math]}$ 點射入磁場后恰好垂直 $\text{[math]}$ 軸進(jìn)入電場，最后從 $\text{[math]}$ 點射出電場，出射方向與 $\text{[math]}$ 軸正方向夾角為 $\text{[math]}$ ，且滿足 $\text{[math]}$ 。下列判斷中正確的是（）

A . 粒子將從 $\text{[math]}$ 點射入第Ⅰ象限 B . 粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑為 $\text{[math]}$ C . 帶電粒子的比荷 $\text{[math]}$ D . 磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度 $\text{[math]}$ 的大小 $\text{[math]}$

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二、多選題

8. (2022高三下·安徽開學(xué)考) 如圖，矩形區(qū)域MNPQ存在勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ （A₂>A₁）兩種同位素X的離子，它們經(jīng)過同一個加速電場從靜止?fàn)顟B(tài)加速后，垂直左邊界MN從同一位置垂直磁場方向進(jìn)入矩形區(qū)域MNPQ中。已知離子 $\text{[math]}$ 垂直NP射出磁場，出射點為C。離子 $\text{[math]}$ 射出時的方向與邊界NP成θ角，出射點為D，測得CD=nNC。若離子在磁場中僅受到洛倫茲力作用，離子 $\text{[math]}$ 的質(zhì)雖為m₁ ，則離子 $\text{[math]}$ 的質(zhì)量為（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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9. (2022·寶雞模擬) 如圖所示，矩形abed區(qū)域內(nèi)（包含邊界線）存在垂直矩形平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，矩形區(qū)域邊長 $\text{[math]}$ . 一帶電粒子從a點沿ab方向以v₀的初速度射入磁場，恰好通過磁場中的c點。不計粒子重力，下列說法正確的是（）

A . 帶電粒子的比荷為 $\text{[math]}$ B . 帶電粒子的比荷為 $\text{[math]}$ C . 粒子在磁場中由a到c的運(yùn)動時間為 $\text{[math]}$ D . 粒子在磁場中由a到c的運(yùn)動時間為 $\text{[math]}$

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10. (2022·新疆模擬) 質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是（）

A . M帶負(fù)電，N帶正電 B . M的速率小于N的速率 C . 洛倫茲力對粒子M一定不做功 D . M的運(yùn)行時間大于N的運(yùn)行時間

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11. (2022·重慶模擬) xOy為豎直面內(nèi)的直角坐標(biāo)系，x軸下方有垂直于坐標(biāo)面向里的勻強(qiáng)磁場，第III象限還有平行于y軸的勻強(qiáng)電場，如圖所示?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶負(fù)電的油滴從x軸上方的A點由靜止自由落下至P點進(jìn)入磁場區(qū)域，A點到P點的距離為d. 油滴恰好從Q點垂直于y軸進(jìn)入第III象限，經(jīng)過 $\text{[math]}$ 圓周從D點垂直于x軸進(jìn)入第II象限，D點與O點相距2d，重力加速度為g，依據(jù)上述數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（）

A . 電場力對油滴做功2mgd B . 油滴在D點的動能大小為mgd C . 油滴作圓周運(yùn)動時受到的洛倫茲力大小為3mg D . 從A點到D點，油滴重力做功3mgd

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12. (2022·天河模擬) 地磁場能有效抵御宇宙射線的侵入赤道剖面外地磁場可簡化為包圍地球一定厚度的勻強(qiáng)磁場，方向垂直該剖面，如圖所示。圖中給出了速度在圖示平面內(nèi)，從O點沿平行與垂直地面2個不同方向入射的微觀帶電粒子（不計重力）在地磁場中的三條運(yùn)動軌跡a、b、c，且它們都恰不能到達(dá)地面則下列相關(guān)說法中正確的是（）

A . 沿a軌跡運(yùn)動的粒子帶正電 B . 若沿a、c兩軌跡運(yùn)動的是相同的粒子，則c粒子的速率更大 C . 某種粒子運(yùn)動軌跡為a，若它速率不變，只是改變?nèi)肷涞卮艌龅乃俣确较?，則只要其速度在圖示平面內(nèi)，粒子可能到達(dá)地面； D . 某種粒子運(yùn)動軌跡為b，若它以相同的速率在圖示平面內(nèi)沿其他方向入射，則有可能到達(dá)地面

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13. (2021高三上·和平期末) 速度選擇器的構(gòu)造如圖所示，兩帶電平行金屬板之間有相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，一個帶正電的粒子以某一初速度沿垂直于電場和磁場的方向射入兩板間，測得它飛出該場區(qū)時的動能比射入時的動能大，為使帶電粒子飛出場區(qū)時的動能比射入時的動能小，以下措施中可行的是（）

A . 僅增大粒子所帶的電荷量 B . 僅增大粒子射入金屬板時的速度 C . 僅增大兩板間磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 D . 保持金屬板所帶電荷量不變，增大兩板間的距離

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三、綜合題

14. (2022·永定模擬) 如圖所示，在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E；在y<0的區(qū)域存在方向垂直xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場。一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從y軸上P（0，h）點以一定的初速度v₀射出，速度方向沿x軸正方向。已知場強(qiáng)大小 $\text{[math]}$ ，粒子從坐標(biāo)原點O處第一次射出磁場。不計粒子重力。求：
1. （1）粒子進(jìn)入磁場時的速度方向和大?。?
2. （2）粒子圓周運(yùn)動的半徑和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。
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15. (2022·漳州模擬) 在如圖所示的直角坐標(biāo)系中，第一象限有平行于該平面的勻強(qiáng)電場，方向沿y軸負(fù)方向，第二、三、四象限有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)有帶電粒子（重力不計）從y軸上的A點以速度 $\text{[math]}$ 垂直進(jìn)入電場，粒子從x軸上的C點進(jìn)入磁場，然后垂直于y軸向右穿出磁場。已知A點坐標(biāo)為（0，a），C點坐標(biāo)為（2a，0），求：
1. （1）粒子到達(dá)C點時的速度大小及方向；
2. （2）粒子第一次在磁場中運(yùn)動的時間。
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16. (2022高三下·高郵開學(xué)考) 如圖所示，在長方形abcd虛線框區(qū)域內(nèi)，存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面水平向里的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度 $\text{[math]}$ ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。O₁為ab邊中點，O₁O₂為長方形水平中心線，照相底片與虛線O₁O₂垂直且離cd邊 $\text{[math]}$ ?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m電荷量為q的帶正電粒子從O₁點以速度v（未知）水平射入時，帶電粒子沿虛線O₁O₂做勻速直線運(yùn)動。保持帶電粒子從O₁點水平射入的速度v不變，若撤去電場，帶電粒子恰好經(jīng)過d點后打在照相底片上的P點；若撤去磁場，帶電粒子打在照相底片上的 $\text{[math]}$ 點。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，（不計粒子重力和空氣阻力）。求：
1. （1）從O₁點水平射入的速度v；
2. （2）帶電粒子由O₁點運(yùn)動至P點的時間t；
3. （3）帶電粒子打在照相底片上P、 $\text{[math]}$ 兩點間的距離 $\text{[math]}$ 。
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17. (2022·重慶模擬) 在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系中， $\text{[math]}$ 范圍內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場（大小未知）， $\text{[math]}$ 的范圍內(nèi)有垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場。粒子源A某一時刻沿各個方向發(fā)射速度大小為v、電荷量為q、質(zhì)量為m的正電粒子。若粒子M能沿AB勻速直線后，穿過電場而后沿X軸正方向進(jìn)入磁場。已知A點的坐標(biāo)為（ $\text{[math]}$ ， 0），AB與X軸正方向夾角為 $\text{[math]}$ ，不計重力
1. （1）求勻強(qiáng)電場大?。?
2. （2）若另一個粒子N穿過電場后也能沿X軸正方向進(jìn)入磁場（粒子N的軌跡不同于粒子M），求粒子N在A點的發(fā)射速度方向與X軸的夾角大??；
3. （3）若粒子M和粒子N都經(jīng)過 $\text{[math]}$ 上同一點，求勻強(qiáng)磁場的大小。
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18. (2021高二上·福州期中) 如圖所示，一個電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，又沿中心軸線從O點垂直射入偏轉(zhuǎn)電場，并從另一側(cè)射出打到熒光屏上的P點，O′點為熒光屏的中心．已知電子質(zhì)量m＝9.0×10^－31kg，電荷量大小e＝1.6×10^－19C，加速電場電壓U₀＝2 500 V，偏轉(zhuǎn)電場電壓U＝200 V，極板的長度L₁＝6.0 cm，板間距離d＝2.0 cm，極板的末端到熒光屏的距離L₂＝3.0 cm(忽略電子所受重力，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．求：
1. （1）電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v₀；
2. （2）電子打在熒光屏上的P點到O′點的距離h；
3. （3）電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場過程中電勢能的增加量．
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