高中物理高考 专题21 带电粒子在磁场中的运动（练习）（学生版）

这是一份高中物理高考 专题21 带电粒子在磁场中的运动（练习）（学生版），共14页。
基础部分：
1．（2020·全国高三专题练习）如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（ ）
A．a粒子速率较大
B．b粒子速率较大
C．b粒子在磁场中运动时间较长
D．a、b粒子在磁场中运动时间一样长
2．（2016·湖北高三月考）真空中有两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流．在两导线所确定的平面内，一电子由P点开始运动到Q的轨迹如图中曲线PQ所示，则一定是（ ）
A．ab导线中通有从a到b方向的电流
B．ab导线中通有从b到a方向的电流
C．cd导线中通有从c到d方向的电流
D．cd导线中通有从d到c方向的电流
3．（2020·广东高三学业考试）如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，一束不计重力的粒子流以速度v竖直向下进入磁场，所有粒子都向右偏转，下列判断正确的是（ ）
A．粒子都带负电
B．粒子都带正电
C．粒子都不带电
D．粒子有的带正电，有的带负电
4．（2020·全国高三专题练习）（多选）如图所示，在一根一端封闭、内壁光滑的直管MN内有一个带正电的小球，空间中充满竖直向下的匀强磁场。开始时，直管水平放置，且小球位于管的封闭端M处。现使直管沿水平方向向右匀速运动，经一段时间后小球到达管的开口端N处。在小球从M到N的过程中（ ）
A．磁场对小球不做功B．直管对小球做正功
C．小球所受磁场力的方向不变D．小球的运动轨迹是一直线
5．（2020·江苏泰州市·姜堰中学高三月考）（多选）如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d的平行金属板A、C间，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与滑动变阻器相连，变阻器接入电路的电阻为R。等离子体连续以速度平行于两金属板垂直射入磁场，理想电流表A的读数为I。则（ ）
A．发电机的电动势
B．发电机的内电阻为
C．发电机的效率
D．变阻器触头P向上滑动时，单位时间内到达金属板A、C的等离子体数目增多
6．（2020·沙坪坝区·重庆八中高三月考）霍尔效应本质是运动的电荷在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转，这种偏转就会导致固体材料不同侧面正负电荷的堆积，从而形成电势差。在图中为使前表面处于较低的电势，则应给金属长方体中通以电流的方向为（ ）
A．沿y轴负方向B．沿z轴负方向
C．沿z轴正方向D．沿y轴正方向
7．（2019·北京西城区·高三期末）如图所示的平行板器件中有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场。一带正电的粒子以某一速度从该装置的左端水平向右进入两板间后，恰好能做直线运动。忽略粒子重力的影响，则
A．若只将粒子改为带负电，其将往上偏
B．若只增加粒子进入该装置的速度，其将往上偏
C．若只增加粒子的电荷量，其将往下偏
D．若粒子从右端水平进入，则仍沿直线水平飞出
8．（2017·云南德宏傣族景颇族自治州·高三期末）（钍）原子核静止在匀强磁场中，当它发生α衰变时，下列说法正确的是（ ）
A．乙图是衰变后的新原子核和α粒子在磁场中的运动轨迹
B．发生衰变时新原子核和α粒子组成的系统动量守恒
C．新原子核和α粒子在磁场中运动轨迹的半径之比为44：1
D．新原子核和α粒子在磁场中做圆周运动的周期之比为44：57
9．（2021·全国）（多选）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是（ ）
A．质子被加速后的最大速度不可能超过
B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关
C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值
D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子
10．（2020·江西高三月考）如图所示，圆心为O的圆内存在一匀强磁场，方向垂直于纸面向外。圆周上有a、b、c三点，其中∠aOb=，∠aOc=，现有1、2两个质量相同的粒子从a点以相同的速率沿aO方向射入磁场，1、2两个粒子分别从b、c两点射出磁场，不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力，则1、2两粒子电荷量的绝对值之比（ ）
A．:1B．:1C．3:1D．2:1
11．（2020·河南高三二模）（多选）如图所示为电磁抽水泵模型，泵体是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，在泵体内加入导电剂后，液体的电阻率为ρ，泵体所在处于方向垂直纸面向外的匀强磁场B。工作时，泵体的上下两表面接电压为U的电源（内阻不计）上。若电磁泵和水面高度差为h，理想电流表示数为I，不计水在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g。在抽水泵正常工作过程中，下列说法正确的是（ ）
A．泵体上表面应接电源正极
B．电磁泵不加导电剂也能抽取纯水
C．电源提供总的功率为
D．若t时间内抽取水的质量为m，这部分水离开电磁泵时的动能为UIt-mgh-t
12．（2017·河南南阳市·高三月考）（多选）如图所示，A点的离子源沿纸面垂直OQ方向向上射出一束负离子，重力忽略不计．为把这束负离子约束在0P之下的区域，可加垂直纸面的匀强磁场．已知OA间的距离为s ,负离子比荷为q/m ，速率为v ，OP与OQ间夹角为300．则所加磁感应强度B满足 （ ）
A．垂直纸面向里，
B．垂直纸面向里，
C．垂直纸面向外，
D．垂直纸面向外，
13．（2020·河南高三一模）（多选）如图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的径迹，则（ ）
A．在磁场中a运动的时间小于b运动的时间
B．a的比荷（）大于b的比荷（）
C．增大加速电压U，粒子在磁场中的运动时间变长
D．若同时增大加速电压U和磁感应强度B，粒子打在感光片上的位置将向右移动
14．（2020·全国高三专题练习）（多选）如图甲所示，在平行虚线MN、PQ间有垂直于纸面的交变磁场，两虚线间的距离为d，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，磁场变化的周期为T.一质量为m、电荷量为q的带电粒子在虚线MN上的A点以垂直于MN向右射入两虚线间，若磁场的磁感应强度，不计粒子的重力，则下列说法正确的是
A．粒子在磁场中做圆周运动的周期也为T
B．粒子在t=时刻射入，粒子会从虚线MN射出
C．要使粒子在两虚线间能做一个完整的圆周运动，粒子的速度最大可以为
D．要使粒子在两虚线间能做两个完整的圆周运动，粒子的速度最大可以为
15．（2020·黑龙江哈尔滨市第六中学校高三月考）（多选）如图所示，一不计重力的带电粒子以速度v从A点飞入匀强电场，取轨迹上的最左端点为坐标原点O，沿水平、竖直两个方向建立直角坐标系，过轨迹上的B（m，n）点做该曲线的切线交y轴于C点，电场方向与x轴平行，则（ ）
A．从A到O，电势一直在降低
B．从O到B，粒子的电势能一直在减小
C．在O点，粒子的动能和电势能之和减为最小
D．在C点，纵坐标为0.5n
提高部分：
16．（2021·全国高三专题练习）如图所示，边长为L的正三角形区域内有匀强磁场，方向垂直于纸面向里。质量为m，电荷量为q的三个粒子，以大小不等的速度沿与边成30°角方向垂直射入磁场后从边穿出，穿出位置距a点的距离分别是，不计粒子所受的重力。则下列说法正确的是（ ）
A．三个粒子的初速度之比为3：2：1
B．C粒子的运动半径为
C．三个粒子从磁场中穿出的方向相同，都与边垂直
D．如果要使B粒子从c点穿出，其他条件未变，磁场的磁感应强度应变为原来的1.5倍
17．（2020·云南昆明市·昆明一中高三月考）如图所示，正六边形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。一带电粒子从点沿方向射入磁场，粒子从点离开磁场，在磁场里的运动时间为；如果只改变粒子射入磁场的速度大小，粒子从点离开磁场，在磁场里的运动时间为，不计粒子重力，则与之比为（ ）
A．1：2B．2：1C．1：3D．3：1
18．（2020·山东高三一模）如图所示，AB是固定在竖直平面内的光滑绝缘细杆，A、B两点恰好位于圆周上，杆上套有质量为m、电荷量为+q的小球(可看成点电荷)，第一次在圆心O处放一点电荷+Q，让小球从A点沿杆由静止开始下落，通过B点时的速度为，加速度为a1；第二次去掉点电荷，在圆周平面加上磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，让小球仍从A点沿杆由静止开始下落，经过B点时速度为，加速度为a2，则（ ）
A．＜B．＞C．a1＜ a2D．a1＞ a2
19．（2020·江苏高三月考）如图所示，在一挡板MN的上方，存在磁感应强度为B的矩形匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。MN边上O点处放置了发生光电效应的极限频率为的金属钠，现用频率为2的光去照射钠，已知电子质量为m、电荷量为e，普朗克常量为h，不计电子的重力和电子间的相互作用，粒子打到挡板上时均被挡板吸收。则没有电子从磁场逸出的矩形磁场的最小面积为（ ）
A．B．C．D．
20．（2020·广西柳州市·高三一模）某带电粒子以速度v垂直射入匀强磁场中。粒子做半径为R的匀速圆周运动，若粒子的速度变为2v。则下列说法正确的是（ ）
A．粒子运动的周期变为原来的
B．粒子运动的半径仍为R
C．粒子运动的加速度变为原来的4倍
D．粒了运动轨迹所包围的磁通量变为原来的4倍
21．（2020·江苏南通市·高三期中）（多选）如图所示，在荧屏板的上方分布了水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。距荧屏板处有一粒子源，能够在纸面内不断均匀地向各个方向发射速度大小为、电荷量为、质量为的带正电粒子，不计粒子的重力，已知粒子源发射粒子的总个数为，则（ ）
A．粒子能打到板上的区域长度为
B．打到板上的粒子数为
C．从粒子源出发到板的最短时间为
D．同一时刻发射的粒子打到荧光板上的最大时间差为
22．（2020·江苏扬州市·高三其他模拟）如图甲所示，电子从静止开始经加速电场加速后从O点以速度v水平射入有界匀强磁场，恰好从M点飞出。已知磁场宽度为，MP的距离为L，电子质量为m，电荷量为e，求：
(1)加速电压U；
(2)磁感应强度B1；
(3)若磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，磁场垂直纸面向外为正方向，要使t=0时刻射入的电子从M点水平射出，磁感应强度B2和周期T应该满足的条件。
23．（2020·商河县第一中学高三月考）如图所示，竖直平面内的直角坐标系中，第I象限内无电场和磁场，第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限有水平向外的匀强磁场和竖直方向的匀强电场（图中未画出），第Ⅱ、Ⅲ象限的磁场的磁感应强度大小均为B1（未知），第 Ⅳ象限的磁场的磁感应强度大小为B2（未知）。一质量为m、电荷量为q的带正电小球从第I象限内坐标为 （4a，a）（a>0）的A点由静止释放，小球进入第Ⅳ象限后做匀速圆周运动，然后垂直y轴进入第Ⅲ象限，最后沿x轴正方向进入第I象限，结果恰好回到A点。重力加速度大小为g，空气阻力不计。求：
(1)匀强电场的电场强度的大小E及方向；
(2)B1与B2的比值；
(3)小球从A点出发至回到A点所用的时间t。
24．（2020·四川成都市·棠湖中学高三其他模拟）如图所示，在y>0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y