高考物理一輪專(zhuān)題： 第39講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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1、高考物理一輪專(zhuān)題： 第39講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 姓名:________ 班級(jí):________ 成績(jī):________ 一、 單選題 (共9題；共19分) 1. （2分） (2018高二下宣城期末) 如圖所示，速度選擇器中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 和電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 ，兩者相互垂直。一束帶電粒子以一定的初速度沿直線(xiàn)通過(guò)速度選擇器后從狹縫 進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在平板 的 上，不計(jì)粒子重力，則（ ） A . 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 B . 通過(guò)狹縫 的帶電粒子速度為 C . 打在

2、處的粒子在磁場(chǎng) 中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相同 D . 帶電粒子打在平板 上的位置越靠近 ，粒子的比荷越大 2. （2分） (2017高二上棗陽(yáng)開(kāi)學(xué)考) 小球m用長(zhǎng)為L(zhǎng)的懸線(xiàn)固定在O點(diǎn)，在O點(diǎn)正下方 處有一個(gè)光滑釘子C，如圖所示，今把小球拉到懸線(xiàn)成水平后無(wú)初速度地釋放，當(dāng)懸線(xiàn)成豎直狀態(tài)且與釘子相碰時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是（ ） A . 小球的速度突然增大 B . 小球的角速度突然增大 C . 小球的向心加速度突然增大 D . 懸線(xiàn)的拉力突然增大 3. （2分） (2019高二上應(yīng)縣月考) 如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界線(xiàn)SP∥MN ， 速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射

3、入磁場(chǎng)．其中穿過(guò)a點(diǎn)的粒子速度v1與MN垂直；穿過(guò)b點(diǎn)的粒子速度v2與MN成60角，設(shè)粒子從S到A、B所需時(shí)間分別為t1、t2 ， 則t1∶t2為(重力不計(jì))（ ） A . 1∶3 B . 4∶3 C . 1∶1 D . 3∶2 4. （2分） (2018高二上黑龍江期末) 關(guān)于電和磁現(xiàn)象，以下說(shuō)法中正確的是（ ） A . 日光燈正常工作時(shí)，鎮(zhèn)流器起著降壓限流作用 B . 自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是與原電流方向相反 C . 回旋加速器中的電場(chǎng)不僅使帶電粒子加速還使帶電粒子偏轉(zhuǎn) D . 變壓器可以改變交流流電壓也可以同時(shí)改變交流電的頻率 5. （2分） (201

4、6高二上盤(pán)錦期中) 如圖所示，質(zhì)量、速度和電量均不完全相同的正離子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向飛入，勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向相互垂直．離子離開(kāi)該區(qū)域時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來(lái)的速度方向并沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)．如果再讓這些離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)離子束再分裂成幾束．這種分裂的原因是離子束中的離子一定有不同的（ ） A . 質(zhì)量 B . 電量 C . 速度 D . 荷質(zhì)比 6. （3分） (2017高二上石家莊期中) 如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的油滴以水平向右的速度v進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B后，保持原速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，如果使勻強(qiáng)磁場(chǎng)發(fā)生變化，則下列判斷中正確的是（ ）

5、 A . 磁場(chǎng)B減小，油滴動(dòng)能增加 B . 磁場(chǎng)B增大，油滴機(jī)械能不變 C . 使磁場(chǎng)方向反向，油滴動(dòng)能減小 D . 使磁場(chǎng)方向反向后再減小，油滴重力勢(shì)能減小 7. （2分） (2019高二下北京期中) 平行板電容器兩板之間距離為d，接在電壓為U的電源上?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子，以速度v沿水平方向射入兩板之間（粒子重力不計(jì)），如圖所示。若要使粒子能以速度v沿直線(xiàn)勻速穿過(guò)，則可以在兩板間加（ ） A . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B= ，方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) B . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B= ，方向向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) C . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=Udv，方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

6、 D . 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=Udv，方向向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 8. （2分） 設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，已知一離子在電場(chǎng)力和洛侖茲力的作用下，從靜止開(kāi)始自A點(diǎn)沿曲線(xiàn)ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最低點(diǎn)，忽略重力不計(jì)，以下說(shuō)法正確的是（ ） A . 這離子必帶負(fù)電荷 B . 離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線(xiàn)返回A點(diǎn) C . 離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大 D . A點(diǎn)和B點(diǎn)位于不同高度 9. （2分） 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)對(duì)地球上的生命來(lái)說(shuō)有十分重要的意義。從太陽(yáng)和其他星體發(fā)射出的高能粒子流，稱(chēng)為

7、宇宙射線(xiàn)，在射向地球時(shí)，由于地磁場(chǎng)的存在改變了帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)地球起到了保護(hù)作用，現(xiàn)有來(lái)自宇宙的一束電子流以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn)，則這些電子在進(jìn)入地球周?chē)目臻g時(shí)將（ ） A . 相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向西偏轉(zhuǎn) B . 相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)稍向東偏轉(zhuǎn) C . 豎直向下沿直線(xiàn)射向地面 D . 相對(duì)于預(yù)定地點(diǎn)，稍向北偏轉(zhuǎn) 二、 多選題 (共4題；共12分) 10. （3分） (2018高三上河北期末) 如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b，相距為d，a、b間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度v0豎直向上射入電場(chǎng)，當(dāng)它飛到b板時(shí)，速度大

8、小不變，而方向變?yōu)樗椒较颍覄偤脧母叨纫矠閐的狹縫進(jìn)入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于 ，重力加速度為g，則下列關(guān)于微粒運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是（ ） A . 微粒在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 B . 微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑r＝2d C . 微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 D . 微粒在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為 11. （3分） (2019高二上安平月考) 空間存在平面直角坐標(biāo)系xoy，在x<0區(qū)域內(nèi)有沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在x>0區(qū)域內(nèi)有垂直平面向外

9、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第二象限內(nèi)有矩形OACD，OA= h，OD=2h。一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力）從A點(diǎn)沿y軸正方向以某速度射入第二象限，經(jīng)t0時(shí)間后由D點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，又經(jīng)一段時(shí)間射出磁場(chǎng)又回到A點(diǎn)，現(xiàn)只改變粒子自A點(diǎn)出射速度大小至v，粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)動(dòng)可經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，則（ ） A . 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 B . 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 C . 能使粒子以最短時(shí)間從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的初速度v= D . 能使粒子以最短時(shí)間從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的初速度v> 12. （3分） (2019高二上渾源月考) 美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，利用帶電粒

10、子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量．如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處由靜止釋放，并沿電場(chǎng)線(xiàn)方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是（ ） A . 帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次 B . P1P2＝P2P3 C . 粒子能獲得的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān) D . A、C板間的加速電場(chǎng)的方向需要做周期性的變化 13. （3分） (2019高二上天津期中) 一個(gè)帶正電的粒子（

11、重力不計(jì)）穿過(guò)如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，恰能沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則欲使粒子向上偏轉(zhuǎn)應(yīng)采用的辦法是（ ） A . 減小電場(chǎng)強(qiáng)度 B . 增大電荷電荷量 C . 減小入射速度 D . 增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 三、 綜合題 (共7題；共85分) 14. （10分） (2019高二上撫順期中) 在近代物理實(shí)驗(yàn)中，常用回旋加速器加速得到高速粒子流．回旋加速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，D1、D2是相距很近的兩個(gè)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處接交流電源，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子在兩盒之間被電場(chǎng)加速．設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D形盒的最大半徑為R，兩個(gè)D形盒

12、之間的距離為d，d遠(yuǎn)小于R，D形盒之間所加交變電壓大小為U．不計(jì)粒子的初速度及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中質(zhì)量的變化，求： （1） 所加交變電壓的周期T； （2） 所加交變電壓的周期T； （3） 帶電粒子離開(kāi)D形盒時(shí)的動(dòng)能Ekm； （4） 帶電粒子離開(kāi)D形盒時(shí)的動(dòng)能Ekm； （5） 帶電粒子在回旋加速器磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1及在兩D形盒間電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2，并證明粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可以忽略不計(jì)． （6） 帶電粒子在回旋加速器磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1及在兩D形盒間電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2，并證明粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可以忽略不計(jì)． 15. （10分） (2019河北模擬) 如圖，平面直

13、角坐標(biāo)系xOy內(nèi)，x<0、y>0區(qū)域存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，x>0區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T。一比荷 =5108C/kg的粒子，從點(diǎn)P(－6cm，0)進(jìn)入電場(chǎng)，初速度v0=8106m/s，方向沿y軸正方向，一段時(shí)間后經(jīng)點(diǎn)Q(0，16cm)進(jìn)入磁場(chǎng)。粒子重力不計(jì)，求： （1） 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E； （2） 粒子第一次回到電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)。 16. （10分） (2019辛集模擬) 如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系xOy，x軸水平，y軸豎直。在第四象限內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=4l02 V/m。整個(gè)空間內(nèi)存在如

14、圖乙所示周期性變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng).變化周期TB=4.0 s，取垂直xOy平面向里為磁場(chǎng)正方向。一比荷 =9.5l0-2 C/kg的帶正電微粒，在t1=0.4 s時(shí)刻，從坐標(biāo)為(0，0.8 m)的A點(diǎn)以vo=4 m/s的速度沿x軸正向水平射出。取重力加速度g=10 m/s2 ， 取π=3。求： （1） 微粒在t2 =0.8 s時(shí)刻坐標(biāo)； （2） 從計(jì)時(shí)開(kāi)始，微粒第二次通過(guò)x軸的時(shí)刻t3； （3） 微粒在t4 =4.2 s時(shí)刻速度大小。 17. （10分） (2018高二上浙江期中) 如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．A板帶正電荷，B板帶等量負(fù)電荷，電場(chǎng)

15、強(qiáng)度為E；磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔O′，OO′是平行于兩金屬板的中心線(xiàn)．擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.CD為磁場(chǎng)B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角θ＝45，O′C＝a，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子（正負(fù)都有），自O(shè)點(diǎn)沿OO′方向進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域，其中有些粒子沿直線(xiàn)OO′方向運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中，不計(jì)粒子的重力，不考慮帶電粒子之間的相互作用，求： （1） 進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的帶電粒子的速度大??； （2） 能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值； （3） 絕緣板CD上被

16、帶電粒子擊中區(qū)域的長(zhǎng)度并要求標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)圖 18. （15分） (2019高二下玉溪期中) 如圖所示為質(zhì)譜儀上的原理圖，M為粒子加速器，電壓為U1＝5000V；N為速度選擇器， 磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝0.2T，板間距離為d ＝0.06m；P為一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形abcd的磁場(chǎng)區(qū)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2＝0.1T，方向垂直紙面向外，其中dc的中點(diǎn)S開(kāi)有小孔，外側(cè)緊貼dc放置一塊熒光屏。今有一比荷為 的正離子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速后，恰好通過(guò)速度選擇器，從a孔以平行于ab方向進(jìn)入abcd磁場(chǎng)區(qū)，正離子剛好經(jīng)過(guò)小孔S 打在熒光屏上。求： （1） 粒子離開(kāi)加速器時(shí)的速度v； （2） 粒子離

17、開(kāi)加速器時(shí)的速度v； （3） 速度選擇器的電壓U2； （4） 速度選擇器的電壓U2； （5） 正方形abcd邊長(zhǎng)l。 （6） 正方形abcd邊長(zhǎng)l。 19. （15分） (2018衡水模擬) 如圖所示，虛線(xiàn)M、N和熒光屏P相互平行，M、N間距和N、P間距均為L(zhǎng)，M、N間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，N、P間有平行于紙面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在虛線(xiàn)M上的A點(diǎn)有一粒子源，可以在紙面內(nèi)向磁場(chǎng)內(nèi)各個(gè)方向射入質(zhì)量為m，電量為q的帶正電的粒子，初速度大小均為v0= ，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E= 1B，C為熒光屏上的一點(diǎn)，AC連線(xiàn)垂直于熒光屏，不計(jì)粒子的重力，求：

18、 （1） 所有打在熒光屏上的粒子中，垂直電場(chǎng)線(xiàn)方向進(jìn)入電場(chǎng)的粒子打在屏上的位置離C點(diǎn)的距離； （2） 所有打在熒光屏上的粒子中，垂直電場(chǎng)線(xiàn)方向進(jìn)入電場(chǎng)的粒子打在屏上的位置離C點(diǎn)的距離； （3） 在(1)問(wèn)中所求的粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到熒光屏所用的時(shí)間及該粒子經(jīng)磁場(chǎng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后速度的偏向角。 （4） 在(1)問(wèn)中所求的粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到熒光屏所用的時(shí)間及該粒子經(jīng)磁場(chǎng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后速度的偏向角。 20. （15分） (2019高二下廈門(mén)期中) 國(guó)家重大科學(xué)工程項(xiàng)目“EAST超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置”實(shí)現(xiàn)了電子溫度超過(guò)5000萬(wàn)度、持續(xù)時(shí)間達(dá)102秒的超高溫長(zhǎng)脈沖等離子體放電，這是國(guó)際托卡馬克實(shí)

19、驗(yàn)裝置上電子溫度達(dá)到5000萬(wàn)度持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的等離子體放電。該成果在未來(lái)聚變堆研究中具有里程碑意義，標(biāo)志著我國(guó)在穩(wěn)態(tài)磁約束聚變研究方面繼續(xù)走在國(guó)際前列?！癊AST”部分裝置的簡(jiǎn)化模型：要持續(xù)發(fā)生熱核反應(yīng)，必須把溫度高達(dá)幾百萬(wàn)攝氏度以上的核材料約束在半徑分別為r1和r2的兩個(gè)同心圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，等離子體只在半徑為r1的圓形區(qū)域內(nèi)反應(yīng)，環(huán)形區(qū)域存在著垂直于截面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。假設(shè)約束的核聚變材料只有氕核（ ）和氘核（ ），已知氕核（ ）的質(zhì)量為m，電量為q，兩個(gè)同心圓的半徑滿(mǎn)足 ，只研究在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的核子，不考慮核子間的相互作用，中子和質(zhì)子的質(zhì)量差異以及速度對(duì)核子質(zhì)量的影響。

20、 （1） 兩個(gè)氘核（ ）結(jié)合成一個(gè)氦核（ ）時(shí)，要放出某種粒子，同時(shí)釋放出能量，寫(xiě)出上述核反應(yīng)方程； （2） 核聚變材料氕核（ ）和氘核（ ）具有相同的動(dòng)能 ，為了約束從反應(yīng)區(qū)沿不同方向射入約束區(qū)的核子，求環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿(mǎn)足的條件； （3） 若環(huán)形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，氕核（ ）從圓心O點(diǎn)沿半徑方向以某一速度射入約束區(qū)，恰好經(jīng)過(guò)約束區(qū)的外邊界，求氕核（ ）運(yùn)動(dòng)的周期T。 第 16 頁(yè) 共 16 頁(yè) 參考答案 一、 單選題 (共9題；共19分) 1-1、 2-1、 3-1、 4-1、 5-

21、1、 6-1、 7-1、 8-1、 9-1、 二、 多選題 (共4題；共12分) 10-1、 11-1、 12-1、 13-1、 三、 綜合題 (共7題；共85分) 14-1、 14-2、 14-3、 14-4、 14-5、 14-6、 15-1、 15-2、 16-1、答案：略 16-2、答案：略 16-3、答案：略 17-1、答案：略 17-2、答案：略 17-3、答案：略 18-1、答案：略 18-2、答案：略 18-3、答案：略 18-4、答案：略 18-5、答案：略 18-6、答案：略 19-1、答案：略 19-2、答案：略 19-3、答案：略 19-4、答案：略 20-1、 20-2、 20-3、