2023屆高三物理二輪復(fù)習(xí)考前基礎(chǔ)回扣練十帶電粒子在組合場、復(fù)合場中的運(yùn)動

PAGE2-考前根底回扣練十帶電粒子在組合場、復(fù)合場中的運(yùn)動建議用時(shí)20分鐘1.(多項(xiàng)選擇)盤旋加速器的原理如下圖,它由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,以下說法正確的選項(xiàng)是()A.離子從電場中獲得能量B.離子從磁場中獲得能量C.只增大空隙距離可增加離子從盤旋加速器中獲得的動能D.只增大D形盒的半徑可增加離子從盤旋加速器中獲得的動能【解析】選A、D。盤旋加速器通過電場對離子做功獲得能量,選項(xiàng)A正確;洛倫茲力對離子不做功,選項(xiàng)B錯誤;電場對離子做功與電勢差成正比,增大空隙距離不能增大電場力對離子做的功,選項(xiàng)C錯誤;由Ekm=q22.(多項(xiàng)選擇)如下圖,一束帶電粒子以一定的初速度沿直線通過由相互正交的勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)和勻強(qiáng)電場(電場強(qiáng)度為E)組成的速度選擇器,然后粒子通過平板S上的狹縫P進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′),最終打在A1A2上,以下表述正確的選項(xiàng)是()A.粒子帶負(fù)電B.所有打在A1A2上的粒子,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′的磁場中的運(yùn)動時(shí)間都相同C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于ED.粒子打在A1A2的位置越靠近P,粒子的比荷qm【解析】選C、D。根據(jù)粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′的磁場中的運(yùn)動軌跡可判斷粒子帶正電,選項(xiàng)A錯誤;帶電粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動,那么電場力與洛倫茲力等大反向,Eq=Bqv,可得v=EB,選項(xiàng)C正確;由洛倫茲力充當(dāng)粒子做圓周運(yùn)動的向心力可得r=mvBq,那么qm=vBr,越靠近P,r越小,粒子的比荷越大,選項(xiàng)D正確;所有打在A1A2上的粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′的磁場中都只運(yùn)動半個周期,周期T=2πmB'q3.(多項(xiàng)選擇)如下圖為一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動,細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,不計(jì)空氣阻力,現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在以后的運(yùn)動過程中,圓環(huán)運(yùn)動的速度圖象可能是圖中的()【解析】選A、D。帶電圓環(huán)在磁場中受到向上的洛倫茲力,當(dāng)重力與洛倫茲力相等時(shí),圓環(huán)將做勻速直線運(yùn)動,選項(xiàng)A正確;當(dāng)洛倫茲力大于重力時(shí),圓環(huán)受到摩擦力的作用,并且隨著速度的減小而減小,圓環(huán)將做加速度減小的減速運(yùn)動,最后做勻速直線運(yùn)動,選項(xiàng)D正確;如果重力大于洛倫茲力,圓環(huán)也受摩擦力作用,且摩擦力越來越大,圓環(huán)將做加速度增大的減速運(yùn)動,應(yīng)選項(xiàng)B、C錯誤。4.如下圖,兩平行、正對金屬板水平放置,使上面金屬板帶上一定量正電荷,下面金屬板帶上等量的負(fù)電荷,再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一個帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場和磁場的方向從兩金屬板左端中央射入后向上偏轉(zhuǎn)。假設(shè)帶電粒子所受重力可忽略不計(jì),仍按上述方式將帶電粒子射入兩板間,為使其向下偏轉(zhuǎn),以下措施中不可行的是()A.僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度B.僅增大兩金屬板所帶的電荷量C.僅減小粒子所帶電荷量D.僅改變粒子的電性【解析】選C。帶電粒子在兩板之間受電場力與洛倫茲力,但兩者的大小不等,且方向不確定。假設(shè)僅增大帶電粒子射入時(shí)的速度,可能因?yàn)樗艿穆鍌惼澚ψ兇?而使帶電粒子向下偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)A錯誤;假設(shè)僅增大兩金屬板所帶的電荷量,因兩極板間的電場強(qiáng)度增大,故帶電粒子可能向下偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)B錯誤;假設(shè)僅減小粒子所帶的電荷量,那么由于粒子所受電場力與洛倫茲力以相同的倍數(shù)變化,故帶電粒子仍向上偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)C正確;僅改變粒子的電性,那么由于兩個力的方向都發(fā)生變化,帶電粒子將向下偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)D錯誤。5.質(zhì)譜儀是測帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器,如下圖。它的工作原理是帶電粒子(不計(jì)重力)經(jīng)同一電場加速后,垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場做圓周運(yùn)動,然后利用相關(guān)規(guī)律計(jì)算出帶電粒子的質(zhì)量。圖中虛線為某粒子運(yùn)動軌跡,由圖可知()A.此粒子帶負(fù)電B.下極板S2比上極板S1電勢高C.假設(shè)只增大加速電壓U,那么半徑r變大D.假設(shè)只增大入射粒子的質(zhì)量,那么半徑r變小【解析】選C。粒子從S3小孔進(jìn)入磁場中,速度方向向下,粒子向左偏轉(zhuǎn),由左手定那么可知粒子帶正電。帶正電的粒子在S1和S2兩板間加速,那么要求場強(qiáng)的方向向下,那么S1板的電勢高于S2板的電勢,選項(xiàng)A、B錯誤;粒子在電場中加速,由動能定理有qU=12mv2,在磁場中偏轉(zhuǎn),那么有r=mvqB6.(多項(xiàng)選擇)在如下圖的空間直角坐標(biāo)系所在的區(qū)域內(nèi),同時(shí)存在勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B。從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入的帶正電的小球(小球所受的重力不可忽略)在穿過此區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn),那么可以判斷此區(qū)域中E和B的方向可能是()A.E和B都沿y軸的負(fù)方向B.E和B都沿x軸的正方向C.E沿z軸正方向,B沿y軸負(fù)方向D.E沿z軸正方向,B沿x軸負(fù)方向【解析】選C、D。小球穿過電場、磁場、重力場三場并存的區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn),即做勻速直線運(yùn)動,受力滿足平衡條件。當(dāng)E沿z軸正方向,B沿y軸負(fù)方向,且滿足mg=Eq+qvB時(shí)小球做勻速直線運(yùn)動;當(dāng)E沿z軸正方向,B沿x軸負(fù)方向,洛倫茲力為零,且滿足mg=qE時(shí)小球做勻速直線運(yùn)動,應(yīng)選項(xiàng)C、D正確。7.(多項(xiàng)選擇)在半導(dǎo)體離子注入工藝中,初速度可忽略的磷離子P+和P3+,經(jīng)電壓為U的電場加速后,垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里,有一定寬度的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,如下圖。離子P+在磁場中轉(zhuǎn)過θ=30°后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運(yùn)動時(shí),離子P+和P3+()A.在電場中的加速度之比為1∶1B.在磁場中運(yùn)動的半徑之比為3∶1C.在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1∶2D.離開電場區(qū)域時(shí)的動能之比為1∶3【解析】選B、C、D。P+和P3+的電荷量分別是+q和+3q,質(zhì)量相同,加速度之比a1a2=q3q=13