2022屆全國高三物理模擬試題匯編：帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)

更新時(shí)間：2022-08-06 瀏覽次數(shù)：46 類型：二輪復(fù)習(xí)

一、單選題

1. (2022·齊齊哈爾模擬) 如圖所示，虛線上方存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場（具體方向未知），磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一比荷為k的帶負(fù)電粒子由虛線上的M點(diǎn)垂直磁場射入，經(jīng)過一段時(shí)間該粒子經(jīng)過N點(diǎn)（圖中未畫出），速度方向與虛線平行向右，忽略粒子的重力。則下列說法正確的是（）

A . 磁場的方向垂直紙面向外 B . 粒子由M運(yùn)動(dòng)到N的時(shí)間為 $\text{[math]}$ C . 如果N點(diǎn)到虛線的距離為L，則粒子在磁場中圓周運(yùn)動(dòng)半徑為2L D . 如果N點(diǎn)到虛線的距離為L，則粒子射入磁場的速度大小為kBL

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
2. (2022·延慶模擬) 如圖所示，邊長為L的正方形區(qū)域abcd中充滿勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里。一帶電粒子從ad邊的中點(diǎn)M垂直于ad邊，以一定速度射入磁場，僅在洛倫茲力的作用下，正好從ab邊中點(diǎn)N射出磁場。忽略粒子受到的重力，下列說法正確的是（）

A . 若粒子射入磁場的速度增大為原來的2倍，粒子將從b點(diǎn)射出 B . 若粒子射入磁場的速度增大為原來的2倍，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大為原來的2倍 C . 若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來的2倍，粒子將從a點(diǎn)射出 D . 若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小增大為原來的2倍，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大為原來的2倍

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
3. (2020·眉山模擬) 反質(zhì)子的質(zhì)量與質(zhì)子相同，電荷與質(zhì)子相反。一個(gè)反質(zhì)子從靜止經(jīng)電壓U₁加速后，從O點(diǎn)沿角平分線進(jìn)入有勻強(qiáng)磁場（圖中未畫岀）的正三角形OAC區(qū)域，之后恰好從A點(diǎn)射岀。已知反質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為q，正三角形OAC的邊長為L，不計(jì)反質(zhì)子重力，整個(gè)裝置處于真空中。則（）

A . 勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 $\text{[math]}$ ，方向垂直紙面向外 B . 保持電壓U₁不變，增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，反質(zhì)子可能垂直O(jiān)A射出 C . 保持勻強(qiáng)磁場不變，電壓變?yōu)? $\text{[math]}$ ，反質(zhì)子從OA中點(diǎn)射岀 D . 保持勻強(qiáng)磁場不變，電壓變?yōu)? $\text{[math]}$ ，反質(zhì)子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間減為原來的 $\text{[math]}$

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
4. 如圖，圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，P為磁場邊界上的一點(diǎn)。有無數(shù)帶有同樣電荷、具有同樣質(zhì)量的粒子在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向以同樣的速率通過P點(diǎn)進(jìn)入磁場。這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段弧上，這段圓弧的弧長是圓周長的1/3。將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小從原來的 $\text{[math]}$ 變?yōu)? $\text{[math]}$ ，結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)樵瓉淼囊话?，則 $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$ 等于（）

A . 2 B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . 3

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題

二、多選題

5. (2022高三上·湖北期末) 如圖所示，在等腰三角形abc區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，d是ac上任意一點(diǎn)，e是bc上任意一點(diǎn)。大量質(zhì)量、電量相同的帶正電的粒子從a點(diǎn)以相同方向進(jìn)入磁場，由于速度大小不同，粒子從ac和bc上不同點(diǎn)離開磁場，不計(jì)粒子重力。設(shè)從d、c、e點(diǎn)離開的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t_d、t_c、t_e ，進(jìn)入磁場時(shí)的速度分別為v_d、v_c、v_e。下列判斷正確的是（　?。?

A . t_d一定小于t_c ， v_c一定小于v_d B . t_d一定等于t_c ， v_c一定大于v_d C . t_c一定小于t_e ， v_c一定大于v_e D . t_c一定大于t_e ， v_c一定小于v_e

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
6. (2021·梅州模擬) 如圖所示，在水平虛線MN邊界的下方是一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)子 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 粒子 $\text{[math]}$ 先后從邊界上的A點(diǎn)沿與虛線成 $\text{[math]}$ 角的方向射入磁場，兩粒了均從B點(diǎn)射出磁場。不計(jì)粒子的重力，則（）

A . 質(zhì)子和α粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡相同 B . 質(zhì)子和α粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小之比為1：2 C . 質(zhì)子和α粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能相同 D . 質(zhì)子和α粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 2：1

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
7. (2021·新疆模擬) 如圖所示，真空中有一半徑為R的圓形有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面問里。圓周上的S點(diǎn)處有一粒子源，距直徑 $\text{[math]}$ 為 $\text{[math]}$ 。粒子源沿平行ab方向向右釋放出速率不同的電子，速率范圍為 $\text{[math]}$ ，式中m為電子質(zhì)量，e為電子電量，不考慮電子間的相互作用，下列判斷正確的是（）

A . 電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為 $\text{[math]}$ B . 電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為 $\text{[math]}$ C . 電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最大位移為 $\text{[math]}$ D . 電子以 $\text{[math]}$ 的速度進(jìn)入磁場時(shí)，穿過磁場的位移最大

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
8. (2021·漳州模擬) 如圖，垂直于紙面的某一勻強(qiáng)磁場，其外邊界是正三角形ABC，現(xiàn)有三個(gè)速率相同的帶電粒子，分別從三角形的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C，沿三角形三個(gè)內(nèi)角的角平分線方向同時(shí)進(jìn)入磁場，運(yùn)動(dòng)過程中沒有發(fā)生任何碰撞，最后同時(shí)從三角形的三個(gè)頂點(diǎn)飛出磁場，不考慮粒子間的相互作用力及重力，下列說法正確的是（）

A . 這三個(gè)粒子圓周運(yùn)動(dòng)周期不一定相等 B . 這三個(gè)粒子的電性一定相同 C . 這三個(gè)粒子的電荷量不一定相等 D . 這三個(gè)粒子的質(zhì)量一定相等

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
9. (2020·泰安模擬) 如圖所示，半徑為R、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場，MN是一豎直放置足夠長的感光板。大量相同的帶正電粒子從圓形磁場最高點(diǎn)P以速度v沿不同方向垂直磁場方向射入，不考慮速度沿圓形磁場切線方向入射的粒子。粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，不考慮粒子間的相互作用力和粒子的重力。關(guān)于這些粒子的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（）

A . 對著圓心入射的粒子，速度越大在磁場中通過的時(shí)間越短 B . 對著圓心入射的粒子，速度越大在磁場中通過的時(shí)間越長 C . 若粒子速度大小均為v＝ $\text{[math]}$ ，出射后均可垂直打在MN上 D . 若粒子速度大小均為v＝ $\text{[math]}$ ，則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定小于 $\text{[math]}$

答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題

三、綜合題

10. (2021·新疆模擬) 如圖所示，大量的同種粒子從靜止經(jīng)電壓 $\text{[math]}$ 加速后。沿虛線方向射入正交的電磁場之中，恰好做直線運(yùn)動(dòng)，電場強(qiáng)度方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度 $\text{[math]}$ 。方向垂直紙面向里，兩平行板之間的距離 $\text{[math]}$ 。平行板右側(cè)有一圓形磁場區(qū)域，圓心O在虛線上、半徑 $\text{[math]}$ ，圓內(nèi)有垂直紙面向里的磁場B，B的大小可以調(diào)控。邊界上有磁場。圓形區(qū)域的上方安裝有熒光屏，熒光屏與虛線平行。與O的距離 $\text{[math]}$ ，M、N是熒光屏上兩點(diǎn)， $\text{[math]}$ 連線與屏垂直，N到M點(diǎn)之間的距離 $\text{[math]}$ 。已知加在平行板間的電壓 $\text{[math]}$ ，粒子的比荷為 $\text{[math]}$ 。不計(jì)重力的影響，求：
1. （1）加速電場 $\text{[math]}$ 大小；
2. （2）要使粒子打到熒光屏上 $\text{[math]}$ 之間，圓形區(qū)域內(nèi)的磁場B范圍。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
11. (2019·南寧模擬) 如圖所示，水平放置的兩塊長直平行金屬板a、b相距d ＝0.10 m，a、b間的電場強(qiáng)度為E＝5.0×10⁵ N/C，b板下方整個(gè)空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.6 T、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場．今有一質(zhì)量為m＝4.8×10^－25 kg、電荷量為q＝1.6×10^－18 C的帶正電的粒子(不計(jì)重力)，從貼近a板的左端以v₀＝1.0×10⁶ m/s的初速度水平射入勻強(qiáng)電場，剛好從狹縫P處穿過b板而垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后粒子回到b板的Q處(圖中未畫出)．求：
1. （1）判斷a、b兩板間電場強(qiáng)度的方向；
2. （2）求粒子到達(dá)P處的速度與水平方向的夾角θ；
3. （3）求P、Q之間的距離L(結(jié)果可保留根號(hào))．
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
12. (2019·廣東模擬) 如圖，ABCD是邊長為a的正方形。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以大小為v₀的初速度沿紙面垂直于BC變射入正方形區(qū)域。在正方形內(nèi)適當(dāng)區(qū)域中有勻強(qiáng)磁場。電子從BC邊上的任意點(diǎn)入射，都只能從A點(diǎn)射出磁場。不計(jì)重力，求：
1. （1）次勻強(qiáng)磁場區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大??；
2. （2）此勻強(qiáng)磁場區(qū)域的最小面積。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
13. (2019高三上·宜賓月考) 如圖所示，有一比荷 $\text{[math]}$ =2×10¹⁰C/kg的帶電粒子，由靜止從Q板經(jīng)電場加速后，從M板的狹縫垂直直線邊界a進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1.2×10^-2T的有界矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域后恰好未飛出直線邊界b，勻強(qiáng)磁場方向垂直平面向里，a、b間距d=2×10^-2m(忽略粒子重力與空氣阻力)求：
1. （1）帶電粒子射入磁場區(qū)域時(shí)速度v；
2. （2） Q、M兩板間的電勢差U_QM。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題
14. (2019·宜賓模擬) 如圖所示，在0≤x≤a的區(qū)域I內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場．在x>a的區(qū)域II內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B₀。質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子沿x軸從原點(diǎn)O射入磁場。當(dāng)粒子射入速度不大于v₀時(shí)，粒子在進(jìn)場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相同，求：
1. （1）速度v₀的大小；
2. （2）若粒子射入磁場的速度大小為 $\text{[math]}$ v₀ ，其軌跡與x抽交點(diǎn)的橫坐標(biāo)；
3. （3）調(diào)節(jié)區(qū)域II磁場的磁感強(qiáng)度為λB₀ ，使粒子以速度nv₀（n>1）從O點(diǎn)沿x軸射入時(shí)，粒子均從O點(diǎn)射出磁場，n與λ滿足的關(guān)系。
答案解析收藏糾錯(cuò) + 選題