2019-2020年高三物理二轮复习考前基础回扣练十带电粒子在组合场复合场中的运动.doc

2019-2020年高三物理二轮复习考前基础回扣练十带电粒子在组合场复合场中的运动1.(多选)回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是()A.离子从电场中获得能量B.离子从磁场中获得能量C.只增大空隙距离可增加离子从回旋加速器中获得的动能D.只增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的动能【解析】选A、D。回旋加速器通过电场对离子做功获得能量,选项A正确;洛伦兹力对离子不做功,选项B错误;电场对离子做功与电势差成正比,增大空隙距离不能增大电场力对离子做的功,选项C错误;由Ekm=知,增大D形盒的半径可以使离子加速次数增加,从而增加从回旋加速器中获得的动能,故选项D正确。2.(多选)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,然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B),最终打在A1A2上,下列表述正确的是()A.粒子带负电B.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C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D.粒子打在A1A2的位置越靠近P,粒子的比荷越大【解析】选C、D。根据粒子在磁感应强度为B的磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电,选项A错误;带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动,则电场力与洛伦兹力等大反向,Eq=Bqv,可得v=,选项C正确;由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得r=,则=,越靠近P,r越小,粒子的比荷越大,选项D正确;所有打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B的磁场中都只运动半个周期,周期T=,比荷不同,打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B的磁场中的运动时间不同,选项B错误。3.(多选)如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图象可能是图中的()【解析】选A、D。带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力,当重力与洛伦兹力相等时,圆环将做匀速直线运动,选项A正确;当洛伦兹力大于重力时,圆环受到摩擦力的作用,并且随着速度的减小而减小,圆环将做加速度减小的减速运动,最后做匀速直线运动,选项D正确;如果重力大于洛伦兹力,圆环也受摩擦力作用,且摩擦力越来越大,圆环将做加速度增大的减速运动,故选项B、C错误。4.如图所示,两平行、正对金属板水平放置,使上面金属板带上一定量正电荷,下面金属板带上等量的负电荷,再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转。若带电粒子所受重力可忽略不计,仍按上述方式将带电粒子射入两板间,为使其向下偏转,下列措施中不可行的是()A.仅增大带电粒子射入时的速度B.仅增大两金属板所带的电荷量C.仅减小粒子所带电荷量D.仅改变粒子的电性【解析】选C。带电粒子在两板之间受电场力与洛伦兹力,但两者的大小不等,且方向不确定。若仅增大带电粒子射入时的速度,可能因为所受的洛伦兹力变大,而使带电粒子向下偏转,选项A错误;若仅增大两金属板所带的电荷量,因两极板间的电场强度增大,故带电粒子可能向下偏转,选项B错误;若仅减小粒子所带的电荷量,则由于粒子所受电场力与洛伦兹力以相同的倍数变化,故带电粒子仍向上偏转,选项C正确;仅改变粒子的电性,则由于两个力的方向都发生变化,带电粒子将向下偏转,选项D错误。5.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器,如图所示。它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后,垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,然后利用相关规律计算出带电粒子的质量。图中虚线为某粒子运动轨迹,由图可知()A.此粒子带负电B.下极板S2比上极板S1电势高C.若只增大加速电压U,则半径r变大D.若只增大入射粒子的质量,则半径r变小【解析】选C。粒子从S3小孔进入磁场中,速度方向向下,粒子向左偏转,由左手定则可知粒子带正电。带正电的粒子在S1和S2两板间加速,则要求场强的方向向下,那么S1板的电势高于S2板的电势,选项A、B错误;粒子在电场中加速,由动能定理有qU=mv2,在磁场中偏转,则有r=,联立两式解得r=,由此式可以看出只增大U或只增大m时,粒子的轨道半径都变大,选项C正确,D错误。6.(多选)在如图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的带正电的小球(小球所受的重力不可忽略)在穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是()A.E和B都沿y轴的负方向B.E和B都沿x轴的正方向C.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向D.E沿z轴正方向,B沿x轴负方向【解析】选C、D。小球穿过电场、磁场、重力场三场并存的区域时未发生偏转,即做匀速直线运动,受力满足平衡条件。当E沿z轴正方向,B沿y轴负方向,且满足mg=Eq+qvB时小球做匀速直线运动;当E沿z轴正方向,B沿x轴负方向,洛伦兹力为零,且满足mg=qE时小球做匀速直线运动,故选项C、D正确。7.(多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里,有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P+在磁场中转过=30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+()A.在电场中的加速度之比为11B.在磁场中运动的半径之比为1C.在磁场中转过的角度之比为12D.离开电场区域时的动能之比为13【解析】选B、C、D。P+和P3+的电荷量分别是+q和+3q,质量相同,加速度之比=,A错误;在电场中由动能定理,qU=mv2,解得v=,在磁场中的半径r=,=,B正确;粒子在磁场中的偏转角为,由题意sin30=(d为磁场宽度),sin=,有=,sin=,P3+的偏转角=60,=,C正确;离开电场区域时的动能之比=,D正确。