2022届高考物理一轮复习课时跟踪训练—带电粒子在组合场中的运动 word版（无答案）

这是一份2022届高考物理一轮复习课时跟踪训练—带电粒子在组合场中的运动 word版（无答案），共13页。试卷主要包含了单项选择，多项选择题，综合计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）
1．如图所示，在水平连线MN和PQ间有竖直向上的匀强电场，在MN上方有水平向里的匀强磁场。两个质量和带电量均相等的带正电的粒子A、B，分别以水平初速度、从PQ连线上O点先后进入电场，带电粒子A、B第一次在磁场中的运动时间分别为和，前两次穿越连线MN时两点间的距离分别为，和，粒子重力不计，则（ ）
A．一定小于，一定等于B．一定小于，可能小于
C．可能等于，一定等于D．可能等于，可能小于
2．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图，若励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁场的强弱由励磁线圈的电流来调节。电子束由电子枪产生，电子速度的大小由电子枪的加速电压来调节，速度方向与磁场方向垂直，下列说法正确的是（ ）
A．励磁线圈中通有顺时针方向的电流
B．仅降低电子枪加速电压，电子束径迹的半径变小
C．仅减小励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变小
D．仅降低电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变小
3．如图所示，比荷为k的粒子从静止开始，经加速电场U加速后进入辐向的电场E进行第一次筛选，在辐向电场中粒子做半径为R的匀速圆周运动，经过无场区从小孔P1处垂直边界进入垂直纸面向外的匀强磁场B中进行第二次筛选，在与O2距离为d小孔P1垂直边界射出并被收集。已知静电分析器和磁分析器界面均为四分之一圆弧，以下叙述正确的是（ ）
A．静电分析器中K1的电势高于K2的电势
B．被收集的带电粒子一定带负电
C．电场强度E与磁感应强度B的比值关系为
D．若增大U，为保证B不变，则被收集粒子的K比原来大
4．如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点。不计粒子重力。下列说法不正确的是（ ）
A．粒子一定带正电
B．加速电场的电压U=ER
C．直径PQ=
D．若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷
5．如图所示，一种质谱仪由速度选择器和偏转磁场组成。平行金属板M、N水平放置，它们带等量异种电荷，M板带负电、N板带正电，板间匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B0.核乳胶片与竖直方向的夹角θ=37°，胶片右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一束电性相反、带电量大小均为q的质量不同的两种粒子以相同的速度沿虚线通过平行金属板，然后从胶片上的小孔O进入匀强磁场，分别打在胶片上的P点和Q点。已知OP=L1，OQ=L2，L2>L1，不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，sin37°=0.6，cs37°=0.8下列说法正确的是（ ）
A．极板间匀强磁场的方向垂直于纸面向里
B．粒子束的速度大小为
C．打在P点的粒子的质量为
D．打在P、Q两点的粒子的质量之差的绝对值为
6．现代科学仪器常用电场、磁场控制带电粒子的运动。真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场和磁场的宽度都相同，长度足够长。电场强度方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个带正电的粒子在第1层左侧边界某处由静止释放，不计粒子的重力及运动时的电磁辐射。已知粒子从第4层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为30°。若保证粒子不能从第一层磁场右边界穿出，至少为（ ）
A．12B．16C．20D．24
7．a、b两个带正电的粒子经同一电场由静止加速，先后以v1、v2从M点沿MN进入矩形匀强磁场区域，经磁场偏转后分别从PQ边E、F离开。直线ME、MF与MQ的夹角分别为30°、60°，粒子的重力不计，则两个粒子进入磁场运动的速度大小之比为（ ）
A．v1：v2=1：3B．v1：v2=3：1C．v1：v2=3：2D．v1：v2=2：3
8．如图所示，在第二象限存在方向垂直平面向外的匀强磁场，在第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场。一质量为m，带正电的粒子从点以速度v0向y轴正方向射出，经磁场偏转后从y轴上的某点垂直y轴射入电场，经电场偏转后通过x轴上的点N（d，0），不计粒子重力，则（ ）
A．粒子在电场中的运动时间大于在磁场中的运动时间
B．粒子在电场中的运动时间可能等于在磁场中的运动时间
C．电场强度与磁感应强度的比值为
D．电场力对粒子做的功为
9．如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差，带电粒子以初速度沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，粒子射入磁场和射出磁场的两点间的距离，则（ ）
A．当时，
B．当时，
C．当时，
D．当时，
10．如图所示，在两个半径均为r=0.1m的半圆形区域ACD和FGH中，分布有磁感应强度为B=0.2T，垂直纸面向里的匀强磁场；在相距为d=0.1m的AD和FH之间分布有电场强度为E=0.1N/C，方向随时间不断变化的匀强电场。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子从ACD的圆心O1点由静止释放，保证粒子每次经过电场区域均能加速，且粒子最终以v=10m/s的速度从A点向上射入ACD区域，恰好从D点射出，则下列说法中正确的是（ ）
A．电场方向变化的周期可表示为
B．该粒子的比荷为2×103C/kg
C．粒子从开始加速到穿出磁场，共经电场加速10次
D．粒子第n次加速后，其在磁场中的运动半径变为第（n-1）次加速后的倍
11．如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场。电场的方向水平向右，场强大小随时间变化情况如图乙所示。磁感应强度方向垂直纸面，大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时，从A点沿AB方向（垂直于BC）以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好能击中C点，若AB=BC=L，且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计空气阻力和粒子的重力，对于各粒子由A运动到C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为2v0∶3
B．第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为2∶1
C．第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1∶4
D．第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为 π∶2
12．如图所示，在第一象限内有沿，轴负方向的匀强电场，在第二象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，一个速度大小为v0的带正电的重力不计的带电粒子从距O点为L的A点射入磁场，速度方向与x轴正方向成60°时，粒子恰好垂直于y轴进入电场，之后通过x轴上的C点，C点距O点距离也为L。则电场强度E与磁感应强度B的大小比值为（ ）
A．B．C．D．
二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）
13．如图所示，在xOy坐标系平面内，x轴上方有沿y轴正方向的匀强电场，x轴下方有垂直坐标系平面向里的匀强磁场，一电子，质量为m、电荷量为从图中坐标原点O处以与x轴负方向成角的速度沿坐标平面射入匀强磁场中，经磁场到达A点，再进入竖直向上的匀强电场中，结果恰好从O点回到磁场，不计电子的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．磁感应强度大小
B．电场强度大小
C．电子运动过程中最高点的坐标为
D．电子从O点出发到下一次回到O点的时间
14．如图所示，两竖直的平行金属板间有可调节的加速电压，右侧金属板上有一狭缝，重力不计的正粒子由左侧极板静止释放，粒子刚好从狭缝垂直金属板射入右侧的角形匀强磁场，为荧屏。已知，磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外，，粒子的比荷为k。当电压调到最大时，粒子刚好垂直地到达荧屏，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子的最大半径为
B．当粒子刚好不能到达荧屏时两极板间的电压为
C．粒子到达荧屏的区域长度为
D．粒子在磁场中运动的最长时间为
15．如图所示直角坐标系xOy，P为第四象限内的一点，一质量为m、电量为q的带负电荷的微粒（重力不计）从原点O以初速度v0沿y轴正方向射入。第一次在整个坐标系内加垂直纸面向内的匀强磁场，该微粒恰好能通过P点；第二次保持y>0区域磁场不变，而将y<0区域磁场改为沿x方向匀强电场，该微粒仍通过P点，则（ ）
A．匀强磁场的磁感应强度
B．匀强磁场的磁感应强度
C．该微粒从O运动到P，第二次所用时间一定短些
D．该微粒通过P点时的速度，第二次与x轴负方向的夹角一定大些
16．如图所示，在xOy平面的一、二、三象限内存在垂直纸面向外，磁感应强度B 1T的匀强磁场，第四象限存在沿x轴负方向的匀强电场，电场强度E 5N/C，ON为处于y轴负方向的弹性绝缘薄挡板，长度为9m，M点为x轴正方向上的一点，OM3m。现有一个比荷大小为的带正电小球（可视为质点且重力不计），从挡板下端N处小孔的右侧某处由静止释放，经匀强电场加速后从N处小孔沿x轴负方向射入磁场，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电荷量不变，小球最后都能经过M点，则带电小球从释放点到N点距离的可能值为（保留一位小数）（ ）
A．0.9mB．0.6mC．2.5mD．3.0m
17．空间存在平面直角坐标系，在区域内有沿x轴正向的匀强电场，在区域内有垂直平面向外的匀强磁场，在第二象限内有矩形，，。一个质量为m，电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从A点沿y轴正方向以某速度射入第二象限，经时间后由D点进入磁场，又经一段时间射出磁场后又回到A点，现只改变粒子自A点出射速度大小至v，粒子经过一段时间运动后可经过C点，则（ ）
A．匀强电场的场强大小为
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
C．能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度
D．能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度
18．如图所示，xy坐标平面内的第一、二象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第三、四象限内有沿y轴负方向的匀强电场。一带电粒子自M点以大小为v0的速度沿x轴正方向射出，恰好从原点进入第一象限。已知匀强电场的电场强度为E，M点的坐标为，匀强磁场的磁感应强度，带电粒子的重力忽略不计，则（ ）
A．粒子带负电，比荷
B．粒子在磁场中运动的半径为4L
C．粒子第一次经过轴的坐标为(0，4L)
D．带电粒子自M开始到刚回到第三象限的时间为
19．如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从边界上O点射入磁场，其人射方向与边界成45°角。当粒子第一次运动到电场中的P点时速度大小为、方向与边界平行，且P点与O点水平方向相距3L，P点与边界相距L。不计粒子的重力。下列说法正确的是（ ）
A．粒子从O点射入磁场时的速度大小为
B．粒子从Q点射入电场时的速度大小为
C．匀强电场的场强大小为
D．匀强磁场的磁感应强度大小为
20．如图，正方形abcd中△abd区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，△bcd区域内有方向平行bc的匀强电场（图中未画出）。一带电粒子从d点沿da方向射入磁场，随后经过bd的中点e进入电场，接着从b点射出电场。不计粒子的重力。则（ ）
A．粒子带正电B．电场的方向是由b指向c
C．粒子在磁场、电场中运动的时间之比为π ∶2D．粒子在b点和d点的动能大小相等
三、综合计算题（要求写出必要的计算过程）
21．如图所示的坐标系，虚线MN位于x轴上方h处，虚线MN与x轴之间存在水平向右的匀强电场（图中未画出），x轴下方有一半径为R的圆形磁场与x轴相切于O点，O1为磁场的圆心，磁场方向垂直于纸面向外（图中未画出）。S处有一粒子源，某时刻沿y轴负方向发射一质量为m、电荷量为q的正粒子，粒子的发射速度大小为v0，经过一段时间粒子由坐标原点以大小为的速度进入磁场，且粒子的轨迹刚好通过O1点，不考虑粒子的重力。求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小。
22．如图，在真空中，xy坐标平面第一象限x≤1m的范围内，存在一水平向右的匀强电场，场强大小E＝2.0×102N/C，在x＝1m处有一足够大吸收荧光屏MN，在第二象限存在一半径R＝0.4m的四分之一圆弧边界的匀强磁场，原点O为圆心，磁感应强度B＝0.2T，方向垂直纸面向里。现有一束宽度也为R的线状正粒子源，以水平速度v0＝1.28×104m/s沿x轴正向射入磁场区域，穿过磁场后通过y轴进入右侧电场区域。所有粒子的比荷均为＝1.6×105C/kg，不计粒子的重力及其相互作用。
（1）从A（－0.4m，0）处水平射入的粒子刚进入电场时的y坐标
（2）吸收光屏上有粒子出现的y坐标范围
（3）若已知粒子质量m＝1.0×10－8kg，粒子打在光屏上不反弹，作用时间均为t＝1.0×10－3s，求单个粒子打到光屏上时，与光屏间的最大作用力。（结果保留两位有效数字，提示：＝1.4，＝1.7）
23．如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面（xy平面）向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在（d，0）点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求：
（1）电场强度大小和磁感应强度大小的比值；
（2）该粒子在电场和磁场中运动的总时间。
24．如图所示，虚线与轴平行，的右侧有方向垂直于坐标平面向外的匀强磁场。与轴之间存在电场强度为的匀强电场，电场方向沿轴正方向。有一比荷的正电荷沿轴方向、以初速度从坐标原点向右射入，经电场偏转后经过虚线上的点，点到轴的距离。若撤去电场，使虚线与轴之间充满磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向垂直于坐标平面向里，其他条件不变，正电荷经磁场偏转后也经过点。不计电荷重力，求：
（1）电荷在电场中从运动到的时间；
（2）电荷从点出发时的初速度；
（3）已知的右侧磁场的磁感应强度大小为，撤去电场后，电荷从点出发到经两次偏转到达虚线需要的时间。