2026届高三物理一轮复习课后习题考点规范练36带电粒子在复合场中的运动及实际应用（Word版附解析）

这是一份2026届高三物理一轮复习课后习题考点规范练36带电粒子在复合场中的运动及实际应用（Word版附解析），共6页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.如图所示,一倾角为θ=53°的粗糙绝缘斜面固定在水平面上,在其所在的空间存在竖直向上、大小E=1×102 N/C的匀强电场和垂直于纸面向外、大小B=1×102 T的匀强磁场。现让一质量m=0.4 kg、电荷量q=1×10-2 C的带负电小滑块从斜面上某点由静止释放,小滑块运动1 m后离开斜面。已知cs 53°=0.6,g取10 m/s2,则以下说法正确的是( )
A.离开斜面前小滑块沿斜面做匀加速运动
B.小滑块离开斜面时的速度为1.8 m/s
C.在离开斜面前的过程中小滑块电势能增加了0.8 J
D.在小滑块离开斜面前的过程中摩擦产生的热量为2.2 J
答案:D
解析:小滑块在下滑过程中受重力、静电力、洛伦兹力、弹力和摩擦力作用。由于洛伦兹力的大小变化使小滑块对斜面的弹力减小,从而导致摩擦力减小,故小滑块做加速度增大的加速运动,故A错误。当洛伦兹力增大至小滑块与斜面的弹力为0时,小滑块将离开斜面运动,此时有qvB=(mg+Eq)cs 53°,解得小滑块离开斜面时的速度为3 m/s,故B错误。整个过程中,静电力做正功,由Ep=-Eqlsin θ,代入数据得小滑块的电势能减小了0.8 J,故C错误。由动能定理得(mg+Eq)·lsin 53°-Wf=12mv2,解得整个过程中摩擦力做功-2.2 J,即产生的热量为2.2 J,故D正确。
2.磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板A、B和电阻R连接, A、B之间有很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)以速度v喷入磁场,A、B两板间便产生电压,成为电源的两个电极。下列推断正确的是( )
A.A板为电源的正极
B.A、B两板间电压等于电源的电动势
C.两板间非静电力对等离子体做功,使电路获得电能
D.若增加两极板的正对面积,则电源的电动势会增加
答案:C
解析:由左手定则可知,正离子向B板偏转,则B板为电源的正极,选项A错误。A、B两板间电压相当于电源的路端电压,则小于电源的电动势,选项B错误。两板间非静电力对等离子体做功,使电路获得电能,选项C正确。平衡时Edq=qvB,则E=Bdv,若增加两极板的正对面积,则电源的电动势不变,选项D错误。
3.如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O'点(图中未标出)穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b( )
A.穿出位置一定在O'点下方
B.穿出位置一定在O'点上方
C.运动时,在电场中的电势能一定减小
D.在电场中运动时,动能一定减小
答案:C
解析:由左手定则判定带电粒子a所受洛伦兹力的方向,可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与静电力方向相反。若qE≠qvB,则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的改变而改变,粒子所受静电力qE和洛伦兹力qvB的合力不可能与速度方向在同一直线上,既然在复合场中粒子做直线运动,说明qE=qvB,OO'连线与电场线垂直。当撤去磁场时,粒子仅受静电力,做类平抛运动,静电力一定做正功,电势能减少,动能增加。因粒子的电性无法确定,所以穿出位置无法确定,选项C正确,A、B、D错误。
4.右图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(12H)和氦核(24He),下列说法正确的是( )
A.它们的最大速度相同
B.它们的最大动能相同
C.两次所接高频电源的频率可能不相同
D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
答案:A
解析:根据qvB=mv2R得v=qBRm,两粒子的比荷qm相等,所以最大速度相同,A正确。最大动能Ek=12mv2,两粒子的最大速度相等,但质量不相等,所以最大动能不相同,B错误。带电粒子在磁场中运动的周期T=2πmqB,两粒子的比荷qm相等,所以周期相等,做圆周运动的频率相等;因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率,故两次所接高频电源的频率相同,C错误。由Ek=12mv2=q2B2R22m可知,粒子的最大动能与加速电压的频率无关;另外,回旋加速器加速粒子时,粒子在磁场中运动的频率和高频电源的频率相同,否则无法加速,D错误。
5.速度相同的一束粒子(不计重力)由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法正确的是( )
A.该束粒子带负电
B.速度选择器的P1极板带负电
C.能通过狭缝S0的粒子的速度等于EB1
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,则粒子的比荷越小
答案:C
解析:根据该束粒子进入匀强磁场B2时向下偏转,由左手定则判断出该束粒子带正电,选项A错误。粒子在速度选择器中做匀速直线运动,受到静电力和洛伦兹力作用,由左手定则知洛伦兹力方向竖直向上,则静电力方向竖直向下,因粒子带正电,故电场强度方向向下,速度选择器的P1极板带正电,选项B错误。粒子能通过狭缝,静电力与洛伦兹力平衡,有qvB1=qE,得v=EB1,选项C正确。粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律有qvB2=mv2r,得r=mvB2q,可见v、B2一定时,半径r越小,则qm越大,选项D错误。
二、多项选择题
6.如图所示,倾斜固定放置的带电平行金属板,两板间距为d,a、b分别为上板和下板上的点,b点高于a点,ab距离大于d,ab连线与上板夹角为θ,θ为锐角,平行板间存在水平向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B。一电荷量为+q的粒子从ab直线上的P点沿直线ab向b点运动,初速度大小为v0,则下列判断正确的是( )
A.带电粒子一定受到重力作用
B.上板一定带正电
C.带电粒子可能做匀变速直线运动
D.两板间的电场强度可能大于v0B
答案:AB
解析:受力分析如图所示。
带电粒子在复合场中受洛伦兹力而做直线运动,一定为匀速运动,C错误。带电粒子沿ab做匀速直线运动,根据左手定则可知洛伦兹力方向垂直ab向上,而静电力方向垂直平行板向下,此二力不在一条直线上,可知一定受重力,A正确。因粒子带正电且所受静电力的方向垂直平行板向下,所以上板一定带正电,B正确。θ为锐角,可知mg和qE两个力成锐角,此二力合力大于qE,又重力和静电力的合力大小等于qv0B,即qE