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2020--2022年三年全国高考物理真题汇编:带电粒子在电...

更新时间:2022-07-08 浏览次数:94 类型:二轮复习
一、单选题
  • 1. (2022·浙江) 如图所示,带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场,板长为L(不考虑边界效应)。t=0时刻,M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子,垂直M板向右的粒子,到达N板时速度大小为 ;平行M板向下的粒子,刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用,则(    )

    A . M板电势高于N板电势 B . 两个粒子的电势能都增加 C . 粒子在两板间的加速度为 D . 粒子从N板下端射出的时间
  • 2. (2024高二上·江苏期末) 空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面( 平面)向里,电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是(    )
    A . B . C . D .
  • 3. (2022高三上·浙江月考) CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(a)是某种CT机主要部分的剖面图,其中X射线产生部分的示意图如图(b)所示。图(b)中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏转磁场;经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示);将电子束打到靶上的点记为P点。则(   )

    A . M处的电势高于N处的电势 B . 增大M、N之间的加速电压可使P点左移 C . 偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D . 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
  • 4. (2020高二上·赤峰月考) 如图所示,一质量为m、电荷量为 )的粒子以速度 连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知 与水平方向成45°角,粒子的重力可以忽略,则粒子到达 连线上的某点时(   )

    A . 所用时间为 B . 速度大小为 C . 与P点的距离为 D . 速度方向与竖直方向的夹角为30°
二、多选题
  • 5. (2022·湖北) 如图所示,一带电粒子以初速度v0沿x轴正方向从坐标原点О 射入,并经过点P(a >0, b>0)。若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现,粒子从О到Р运动的时间为t1 , 到达Р点的动能为Ek1。若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现,粒子从O到Р运动的时间为t2 , 到达Р点的动能为Ek2。下列关系式正确的是·( )

    A . t1< t2 B . t1> t2 C . Ek1< Ek2 D . Ek1 > Ek2
  • 6. (2022·浙江) 如图为某一径向电场示意图,电场强度大小可表示为 , a为常量。比荷相同的两粒子在半径r不同的圆轨道运动。不考虑粒子间的相互作用及重力,则(    )

    A . 轨道半径r小的粒子角速度一定小 B . 电荷量大的粒子的动能一定大 C . 粒子的速度大小与轨道半径r一定无关 D . 当加垂直纸面磁场时,粒子一定做离心运动
  • 7. (2024高三上·苏仙开学考) 地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等,重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后,(    )
    A . 小球的动能最小时,其电势能最大 B . 小球的动能等于初始动能时,其电势能最大 C . 小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时,其动能最大 D . 从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,重力做的功等于小球电势能的增加量
  • 8. (2021·全国乙卷) 四个带电粒子的电荷量和质量分别 它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是(   )
    A . B . C . D .
三、综合题
  • 9. (2022高二上·浙江期中) 如图所示,光滑水平面 和竖直面内的光滑 圆弧导轨在B点平滑连接,导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放,脱离弹簧后经过B点时的速度大小为 ,之后沿轨道 运动。以O为坐标原点建立直角坐标系 ,在 区域有方向与x轴夹角为 的匀强电场,进入电场后小球受到的电场力大小为 。小球在运动过程中电荷量保持不变,重力加速度为g。求:

    1. (1) 弹簧压缩至A点时的弹性势能;
    2. (2) 小球经过O点时的速度大小;
    3. (3) 小球过O点后运动的轨迹方程。
  • 10. (2021·全国甲卷) 如图,长度均为l的两块挡板竖直相对放置,间距也为l,两挡板上边缘P和M处于同一水平线上,在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E;两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为m,电荷量为q(q>0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射,恰好从P点处射入磁场,从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场,运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°,不计重力。

    1. (1) 求粒子发射位置到P点的距离;
    2. (2) 求磁感应强度大小的取值范围;
    3. (3) 若粒子正好从QN的中点射出磁场,求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离。
  • 11. (2021·河北) 如图,一对长平行栅极板水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,极板与可调电源相连,正极板上O点处的粒子源垂直极板向上发射速度为 、带正电的粒子束,单个粒子的质量为m、电荷量为q,一足够长的挡板 与正极板成 倾斜放置,用于吸收打在其上的粒于,C、P是负极板上的两点,C点位于O点的正上方,P点处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收从上方打入的粒子, 长度为 ,忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力

    1. (1) 若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上,求可调电源电压 的大小;
    2. (2) 调整电压的大小,使粒子不能打在挡板 上,求电压的最小值
    3. (3) 若粒子靶在负极板上的位置P点左右可调,则负极板上存在H、S两点( ,H、S两点末在图中标出)、对于粒子靶在 区域内的每一点,当电压从零开始连续缓慢增加时,粒子靶均只能接收到n( )种能量的粒子,求 的长度(假定在每个粒子的整个运动过程中电压恒定)。
  • 12. (2021·山东) 某离子实验装置的基本原理如图甲所示。Ⅰ区宽度为d , 左边界与x轴垂直交于坐标原点O , 其内充满垂直于 平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 ;Ⅱ区宽度为L , 左边界与x轴垂直交于 点,右边界与x轴垂直交于 点,其内充满沿y轴负方向的匀强电场。测试板垂直x轴置于Ⅱ区右边界,其中心C 点重合。从离子源不断飘出电荷量为q、质量为m的正离子,加速后沿x轴正方向过O点,依次经Ⅰ区、Ⅱ区,恰好到达测试板中心C。已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为 。忽略离子间的相互作用,不计重力。

    1. (1) 求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v
    2. (2) 求Ⅱ区内电场强度的大小E
    3. (3) 保持上述条件不变,将Ⅱ区分为左右两部分,分别填充磁感应强度大小均为B(数值未知)方向相反且平行y轴的匀强磁场,如图乙所示。为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点,需沿x轴移动测试板,求移动后C 的距离S
  • 13. (2020·天津) 多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器,其基本原理如图所示,从离子源A处飘出的离子初速度不计,经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管(无场区域)构成,开始时反射区1、2均未加电场,当离子第一次进入漂移管时,两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场,其电场强度足够大,使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时,撤去反射区的电场,离子打在荧光屏B上被探测到,可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q,不计离子重力。

    1. (1) 求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间
    2. (2) 反射区加上电场,电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离x;
    3. (3) 已知质量为 的离子总飞行时间为 ,待测离子的总飞行时间为 ,两种离子在质量分析器中反射相同次数,求待测离子质量
  • 14. 某型号质谱仪的工作原理如图甲所示。M、N为竖直放置的两金属板,两板间电压为U,Q板为记录板,分界面P将N、Q间区域分为宽度均为d的I、Ⅱ两部分,M、N、P、Q所在平面相互平行,a、b为M、N上两正对的小孔。以a、b所在直线为z轴, 向右为正方向,取z轴与Q板的交点O为坐标原点,以平行于Q板水平向里为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向,建立空间直角坐标系Oxyz。区域I、Ⅱ内分别充满沿x轴正方向的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度大小、电场强度大小分别为B和E。一质量为m,电荷量为+q的粒子,从a孔飘入电场(初速度视为零),经b孔进入磁场,过P面上的c点(图中未画出)进入电场,最终打到记录板Q上。不计粒子重力。

    1. (1) 求粒子在磁场中做圆周运动的半径R以及c点到z轴的距离L;
    2. (2) 求粒子打到记录板上位置的x坐标;
    3. (3) 求粒子打到记录板上位置的y坐标(用R、d表示);
    4. (4) 如图乙所示,在记录板上得到三个点s1、s2、s3 , 若这三个点是质子 、氚核 、氦核 的位置,请写出这三个点分别对应哪个粒子(不考虑粒子间的相互作用,不要求写出推导过程)。
  • 15. (2023高二上·北京市月考) 如图甲所示,真空中有一长直细金属导线 ,与导线同轴放置一半径为 的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子,已知电子质量为 ,电荷量为 。不考虑出射电子间的相互作用。

    1. (1) 可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度:

      a.在柱面和导线之间,只加恒定电压;

      b.在柱面内,只加与 平行的匀强磁场。

      当电压为 或磁感应强度为 时,刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度

    2. (2) 撤去柱面,沿柱面原位置放置一个弧长为 、长度为 的金属片,如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为 ,电子流对该金属片的压强为 。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。

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