2021年高考物理一轮复习考点优化训练专题：37 带电粒子在...

更新时间：2020-10-30 浏览次数：140 类型：一轮复习

一、单选题

1. (2020高二下·江北期末) 1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D₁、D₂构成，其间留有空隙，下列说法正确的是（）

A . 离子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大 B . 离子从磁场中获得能量 C . 增大加速电场的电压，其余条件不变，离子离开磁场的动能将增大 D . 增大加速电场的电压，其余条件不变，离子在D型盒中运动的时间变短

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2. (2020高二下·北京期末) 如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面MN间电压为U。已知自由电子的电量为e。下列说法正确的是（）

A . M板比N板电势高 B . 导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大 C . 导体中自由电子定向移动的速度为 $\text{[math]}$ D . 导体单位体积内的自由电子数为 $\text{[math]}$

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3. (2020·浙江模拟) 磁流体发电是一项新兴技术，如图是磁流体发电机的示意图。平行金属板P、Q间距为d、面积为S，两金属板和电阻R连接。一束等离子体以恒定速度v₀垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，电路稳定时电阻R两端会产生恒定电势差U．假定等离子体在两板间均匀分布，忽略边缘效应，则等离子体的电导率δ（电阻率的倒数）的计算式是（）

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

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4. (2020高二下·泸县月考) 速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中 $\text{[math]}$ ，则下列说法正确的是（）

A . 甲束粒子带正电，乙束粒子带负电 B . 甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷 C . 能通过狭缝S₀的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ D . 若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则甲、乙两束粒子的质量比为3：2

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5. (2019高三上·南京月考) 如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为E，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点（）

A . 带有电荷量为 $\text{[math]}$ 的正电荷 B . 沿圆周逆时针运动 C . 运动的周期为 $\text{[math]}$ D . 带电粒子机械能守恒

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6. (2019高二上·安平月考) 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bd沿水平方向。已知小球所受电场力与重力大小相等，现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（）

A . 小球能越过与O等高的d点并继续沿环向上运动 B . 当小球运动到c点时，洛伦兹力最大 C . 小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大 D . 小球从b点到c点，电势能增大，动能先增大后减小

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7. (2019高二上·惠州期末) 如图，一质子以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则（）

A . 若电子以相同速度v射入该区域，将会发生偏转 B . 若质子的速度v′＜v，它将向下偏转而做类似的平抛运动 C . 若质子的速度v′＞v，它将向上偏转，其运动轨迹是圆弧线 D . 无论何种带电粒子（不计重力），只要都以速度v射入都不会发生偏转

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8. (2019高三上·宁波期末) 如图所示，ACB为固定的光滑半圆形轨道，轨道半径为R，A、B为水平直径的两个端点，AC为1/4 圆弧，MPQO为竖直向下的有界匀强电场（边界上有电场），电场强度的大小 $\text{[math]}$ ．一个质量为m，电荷量为-q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道，小球运动过程中电量不变，不计空气阻力，已知重力加速度为g．关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是（）

A . 若H=R，则小球刚好沿轨道到达C点 B . 若H＞R，则小球一定能到达B点 C . 若小球到达C点时对轨道压力为6mg，则 D . 若H=3R，则小球到达C点时对轨道压力为5mg

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9. (2019·莆田模拟) 如图，足够长的水平虚线MN上方有一匀强电场，方向竖直向下（与纸面平行）；下方有一匀强磁场，方向垂直纸面向里。一个带电粒子从电场中的A点以水平初速度v₀向右运动，第一次穿过MN时的位置记为P点，第二次穿过MN时的位置记为Q点，PQ两点间的距离记为d，从P点运动到Q点的时间记为t。不计粒子的重力，若增大v₀ ，则（）

A . t 不变，d 不变 B . t 不变，d 变小 C . t 变小，d 变小 D . t 变小，d 不变

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二、多选题

10. (2020高二上·柯桥期末) 半导体内导电的粒子一“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体，如图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生霍尔电势差 $\text{[math]}$ ，若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是（）

A . 如果上表面电势低，则该半导体为N型半导体 B . 如果上表面电势低，则该半导体为P型半导体 C . 其它条件不变，增大c时， $\text{[math]}$ 增大 D . 样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为 $\text{[math]}$

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11. (2020高二下·商丘期末) 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，得到广泛应用．如图为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷定向运动形成，下列说法正确的是（）

A . M点电势比N点电势高 B . 用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度 C . 用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量 D . 若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比例

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12. (2020·马鞍山模拟) 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘固定圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，bOd沿水平方向。已知小球重力为电场力的2倍。现将小球从a点由静止释放，则小球（）

A . 不能越过d点继续沿环向上运动 B . 在c点受到的洛伦兹力比在b点受到的洛伦兹力大 C . 从a点到b点过程中，重力势能减小，电势能增大 D . 从c点到d点过程中，电势能变化量小于重力势能变化量

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13. (2020·长春模拟) 回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R。两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的粒子，在加速器中被加速，加速电压为U。下列说法正确的是（）

A . 交变电场的周期为 $\text{[math]}$ B . 粒子射出加速器的速度大小与电压U成正比 C . 粒子在磁场中运动的时间为 $\text{[math]}$ D . 粒子第1次经过狭缝后进入磁场的半径为 $\text{[math]}$

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14. (2020高二下·安达期中) 如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器，然后通过狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B′)，最终打在A₁A₂上，粒子重力不计。下列表述正确的是（）

A . 粒子带负电 B . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ C . 粒子打在A₁A₂的位置越靠近P，粒子的比荷 $\text{[math]}$ 越大 D . 所有打在A₁A₂上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同

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15. (2020·大姚模拟) 如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，不计摩擦阻力，则以下说法中正确的是（）

A . 液滴一定带正电 B . 液滴在C点时的动能最大 C . 从A到C过程液滴的电势能增大 D . 从C到B过程液滴的机械能增大

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16. (2020高二下·武邑月考) 在做科学研究时，可以通过“速度选择器”把特定速率的粒子筛选出来，其原理如图所示。在间距为d的两平行金属板上加上电压U，磁场垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B，一束粒子沿OO'（两金属板中轴线）方向由O点射入两极板之间，若粒子重力不计，则（）

A . 能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，一定带正电 B . 能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，一定为带电粒子且速率为 $\text{[math]}$ C . 能沿OO'直线运动，从O'点离开的粒子，若为带电粒子其速率一定为 $\text{[math]}$ D . 能沿OO'直线运动，从O'点离开的带电粒子，一定无法沿O'O直线做反向运动

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17. (2020高二上·嘉兴期末) 如图所示，图中甲部分为速度选择器，不论什么粒子（重力不计）只要以某一速率v₀沿图示方向射入，便可以沿直线穿过。图中乙部分为偏转磁场B₂ ，今有一带电粒子以速率v₁（v₁≠v₀ ，方向与v₀相同）射入速度选择器，穿过速度选择器后速率变为v₂ ，沿图示的轨道飞入偏转磁场B₂。则下述关系式中可能成立的是（）

A . v₁＞v₀＞v₂ B . v₀＜v₁＜v₂ C . v₁＞v₂＞v₀ D . v₀＞v₂＞v₁

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18. (2019高二上·集宁月考) 如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从M点水平射入场区，经一段时间运动到N点，关于小球由M到N的运动，下列说法正确的是（）

A . 小球可能做匀变速运动 B . 小球一定做变加速运动 C . 小球动能可能不变 D . 小球机械能守恒

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三、综合题

19. (2019高二上·浑源月考) 如图所示，在长度足够长、宽度d=5cm的区域MNPQ内，有垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度B=0.33T．水平边界MN上方存在范围足够大的竖直向上的匀强电场，电场强度E=200N/C．现有大量质量m=6.6×10^﹣²⁷kg、电荷量q=3.2×10^﹣¹⁹C的带负电的粒子，同时从边界PQ上的O点沿纸面向各个方向射入磁场，射入时的速度大小均为V=1.6×10⁶m/s，不计粒子的重力和粒子间的相互作用．求：
1. （1）求带电粒子在磁场中运动的半径r；
2. （2）求与x轴负方向成60°角射入的粒子在电场中运动的时间t；
3. （3）当从MN边界上最左边射出的粒子离开磁场时，求仍在磁场中的粒子的初速度方向与x轴正方向的夹角范围，并写出此时这些粒子所在位置构成的图形的曲线方程．
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20. (2022·陈仓模拟) 如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的，且宽度相等均为d，电场方向在纸平面内竖直向下，而磁场方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子从O点以速度v₀沿垂直电场方向进入电场，从A点出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上C点穿出磁场时速度方向与进入电场O点时的速度方向一致，已知d、v₀(带电粒子重力不计)，求：
1. （1）粒子从C点穿出磁场时的速度大小v；
2. （2）电场强度E和磁感应强度B的比值 $\text{[math]}$ .
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21. (2019高二上·天津期中) 如图所示的xOy坐标系中，在第Ⅰ象限内存在沿y轴负向的匀强电场，第IV象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点垂直进入匀强电场，经过x轴上的Q点以速度 $\text{[math]}$ 可进入磁场，方向与x轴正向成30°。若粒子在磁场中运动后恰好能再回到电场，已知 $\text{[math]}$ =3L，粒子的重力不计，电场强度E和磁感应强度B大小均未知。求
1. （1） OP的距离
2. （2）磁感应强度B的大小
3. （3）若在O点右侧2L处放置一平行于y轴的挡板，粒子能击中挡板并被吸收，求粒子从P点进入电场到击中挡板的时间
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22. (2019高二上·宁波月考) 如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第二、三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第一、四象限内存在半径为L的圆形匀强磁场，磁场方向垂直于坐标平面向外。一个比荷（q/m）为K的带正电的粒子从第三象限中的Q（-2L，-L）点以速度 $\text{[math]}$ 沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入磁场，从P（2L，0）点射出磁场。不计粒子重力，求：
1. （1）电场强度E；
2. （2）从P点射出时速度 $\text{[math]}$ 的大小；
3. （3）粒子在磁场与电场中运动时间之比．
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23. (2019高三上·泸县月考) 如图所示，在空间坐标系x<0区域中有竖直向上的匀强电场E₁ ，在一、四象限的正方形区域CDEF内有方向如图所示的正交的匀强电场E₂和匀强磁场B，已知CD=2L，OC=L，E₂ =4E₁。在负x轴上有一质量为m、电量为+q的金属a球以速度v₀沿x轴向右匀速运动，并与静止在坐标原点O处用绝缘细支柱支撑的（支柱与b球不粘连、无摩擦）质量为2m、不带电金属b球发生弹性碰撞。已知a、b 球体积大小、材料相同且都可视为点电荷，碰后电荷总量均分，重力加速度为g，不计a、b球间的静电力，不计a、b球产生的场对电场、磁场的影响，求：
1. （1）碰撞后，a、b球的速度大小；
2. （2） a、b碰后，经 $\text{[math]}$ 时a球到某位置P点，求P点的位置坐标；
3. （3） a、b碰后，要使 b球不从CD边界射出，求磁感应强度B的取值。
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