专题56 带电粒子在复合场中的运动——2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

2023年高考物理一轮复习小题多维练（广东专用）

专题56  带电粒子在复合场中的运动

（时间：30分钟）

1、如图所示为回旋加速器的示意图．两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速。已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为U、频率为f，质子质量为m、电荷量为q，下列说法错误的是（　　）

A．质子的最大速度不超过2πRf

B．质子的最大动能为

C．质子的最大动能与电压U无关

D．只增大磁感应强度B，回旋加速器仍可正常工作

2、如图所示，有a、b、c、d四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为va<vb=vc<vd，质量关系为ma=mb<mc=md。进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定（　　）

A．射向A2的是d粒子 B．射向P2的是b粒子

C．射向A1的是c粒子 D．射向P1的是a粒子

3、（多选）如图所示，将一质量为m、带电荷量为q的小球从a点斜向上抛出，当小球到达最高点c时，恰好进入正交的匀强电场和匀强磁场中，然后在电、磁场中做半径为R的匀速圆周运动，轨迹如图中虚线所示。其中电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，a、c两点间的水平距离和竖直距离均为2R，重力加速度为g，不计空气阻力。则（　　）

A．小球带正电

B．小球进入电、磁场时的速度大小为

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

4、（多选）环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图所示正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。（两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞）为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小

B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大

C．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变

D．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小

5、如图所示，两平行金属板之间有竖直向下的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，其空间足够大，一带负电，电荷量为q质量为m的小球以速度v水平向右飞入两板之间，下列各种分析正确的是（　　）

A．若小球将垂直于电场方向从极板左侧飞出

B．若小球速度大小合适，其运动轨迹可以是直线

C．若小球将做平抛运动

D．无论满足怎样的条件，小球运动轨迹都不可能是直线

6、磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。如图所示，高温气体中含有大量高速运动的正离子、负离子和电子，高温气体平行于两平行金属板、进入，速度为，板间距离为，金属板的正对面积为，匀强磁场的磁感应强度为、方向垂直于高温气体初速度方向，负载电阻为，高温气体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，理想电流表的示数为，则下列说法正确的是（　　）

A．金属板带正电，板间气体的电阻率为

B．金属板带正电，板间气体的电阻率为

C．金属板带负电，板间气体的电阻率为

D．金属板带负电，板间气体的电阻率为

7、（多选）如图所示，空间内有一长方形区域，区域内存在平行于纸面方向的匀强电场（图中未画出），O、e分别为边、边的中点，边的长度，且边的长度为边长度的2倍，以边为直径的半圆内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场（边界上无磁场）。一质量为、电荷量为的带电粒子以速度沿垂直于边的方向从O点垂直于磁场射入电磁场区域，带电粒子刚好沿直线射出，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）

A．电场强度大小为，方向平行于边向下

B．若完全相同的粒子从的中点以相同速度沿垂直于边的方向射入磁场区域，粒子将从中点离开长方形区域

C．若撤去电场仅剩磁场，粒子将从b点离开长方形区域

D．若撤去磁场仅剩电场，粒子将从边中点离开长方形区域

8、（多选）如图所示，在正交的匀强电场和匀强磁场中有质量和电荷量都相同的两油滴M、N．M静止，N做半径为R的匀速圆周运动，若N与M相碰后结合在一起，则关于它们的下列说法中正确的是（　　）

A．以N原速率的一半做匀速直线运动

B．仍以R为半径做匀速圆周运动

C．以为半径做匀速圆周运动

D．仍然做匀速圆周运动，周期与N的相同

9、如图所示，矩形区域abcd的ab长度为L、bc边足够长，虚线af的左侧等腰三角形区域有垂直矩形平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；虚线的右侧区域有沿da方向的匀强电场，电场强度大小未知。a处的粒子源可沿ab边发射速度大小不同的同种带正电的粒子，粒子的质量为m，电量为e，重力不计。粒子沿场的边界运动可认为受到场的作用。

（1）要使粒子能进入电场区域，求其速度满足的条件；

（2）要使粒子能通过b点射出磁场，求其速度的大小；

（3）要使粒子能通过ad边，请计算说明粒子的初速度的大小、电场强度的大小要满足的条件。

10、如图所示，一粒子源位于坐标原点，能向第一象限内（包括x轴和y轴）各个方向发射大量初速度大小均为v0的带电粒子，已知这些带正电的粒子质量均为m，电量均为q，平行边界MN、PQ中间存在一方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，MN、PQ所在的直线均与y轴平行，两边界的距离为d。边界MN的左侧存在一无限大的匀强电场，电场强度为，坐标原点O与边界MN的距离为。不计粒子的重力，不考虑粒子之间的相互作用，求：

（1）从O点沿x轴正方向射出的粒子到达直线MN时的动能；

（2）从O点沿y轴正方向射出的粒子到达直线MN时速度方向与水平方向的夹角；

（3）粒子在磁场中运动的最短时间。

11、（多选）如图所示，空间中存在一水平方向的匀强电场和一水平方向的匀强磁场，且电场方向和磁场方向相互垂直．在电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内．一质量为m、带电荷量为的小球套在绝缘杆上．初始时给小球一沿杆向下的初速度v0，小球恰好做匀速运动，电荷量保持不变．已知，磁感应强度大小为B，电场强度大小为E＝ ，则以下说法正确的是（　　）

A．小球的初速度为v0＝

B．若小球的初速度为 ，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止

C．若小球的初速度为 ，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止

D．若小球的初速度为，则运动中克服摩擦力做功为

12、如图所示，虚线是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，匀强电场未画出。其右侧偏转磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。照相底片与虚线垂直，虚线的延长线与底片的交点为）。现有带电荷量均为q的两种带正电离子以速度沿着虚线向右做匀速直线运动，穿过小孔后进入宽度为d的偏转磁场，最后分别打在底片上的P点和Q点，测得P、Q两点的距离为，P点到点的距离为。（不计离子受到的重力，取，）。求：

（1）速度选择器中所加电场的电场强度；

（2）分别打到P、Q点上的两种离子的质量之比和在偏转磁场中运动的时间之比。