2026年高考物理二轮复习素养培优2带电粒子在复合场中运动专项训练

这是一份2026年高考物理二轮复习素养培优2带电粒子在复合场中运动专项训练，共9页。试卷主要包含了电磁场可以控制带电粒子的运动，如图所示，某质谱仪由电压为等内容，欢迎下载使用。

1．某同步加速器简化模型如图所示，其中仅直通道PQ内有加速电场，三段圆弧内均有可调的匀强偏转磁场B。带电量为－q、质量为m的离子以初速度v 0从P处进入加速电场后，沿顺时针方向在加速器内循环加速。已知加速电压为U，磁场区域中离子的偏转半径均为R。忽略离子重力和相对论效应，下列说法正确的是（ ）
A．偏转磁场的方向垂直纸面向里
B．第1次加速后，离子的动能增加了2qU
C．第k次加速后，离子的速度大小变为
2．如图所示，在第Ⅱ象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E，在第Ⅰ、Ⅳ象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等。有一个带电粒子以垂直于x轴的初速度
3．如图所示，某空间存在水平向右的匀强电场和垂直纸面方向的匀强磁场（图中未画出），一质量为m的带正电粒子恰能以速度v沿图中虚线所示的轨迹做直线运动，粒子的运动轨迹与水平方向的夹角为60°，匀强电场的电场强度大小为E，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．匀强磁场的方向垂直纸面向外
B．匀强磁场的磁感应强度大小为
4．空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场与水平方向的匀强电场，一带电液滴在复合场中恰能沿着MN做匀速直线运动，速度大小为v，MN与水平方向呈45°，NP水平向右。当带电液滴运动到N时，撤去电场，一段时间后粒子经过P点，则（ ）
A．液滴可能带负电
B．电场线方向可能水平向左
C．液滴到P点的速度一定与N点相同
D．液滴从N到P的过程中竖直方向上离NP的最大距离为
5．电磁场可以控制带电粒子的运动。在直角坐标系第一象限内有平行于坐标平面的匀强电场（图中未画出），在第二象限内有垂直坐标平面向外的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为
6．如图所示，已知匀强电场方向向下，边界为矩形ABGH，匀强磁场方向垂直纸面向里，边界为矩形BCDG，GD长为L，磁感应强度为B。电量为q，质量为m的粒子，从AH中点以垂直电场的速度
7．如图所示为某质谱仪的简化示意图，它由加速电场、静电偏转区、真空通道和磁场偏转区组成。现有一
8．某实验室内充满匀强磁场和匀强电场，磁场、电场与水平地面夹角均为45°且斜向右上，如图所示。房间内在离地面h处的位置有一个粒子发射源，源源不断地发射出质量为m、电荷量为q的粒子，粒子在房间内以v做匀速直线运动。某次实验中，撤去磁场，电场不变，粒子发射后经过一段时间落到地面上（不计空气阻力），重力加速度为g，以下说法正确的（ ）

A．粒子带负电，磁感应强度为
9．如图所示，真空中水平正对放置的两块带电金属板，板间形成匀强电场，电场强度大小为
10．如图所示，某质谱仪由电压为
11．如图所示，空间中存在足够大、正交的匀强磁场和匀强电场，其中匀强磁场垂直于纸面（竖直面）、磁感应强度大小为B，匀强电场与水平方向成30°角。质量为m、电荷量为q（q>0）的小球从某点O开始运动，恰好能在竖直面内斜向右上方做匀速直线运动。小球运动到某点时撤去磁场，电场保持不变。已知小球所受电场力大小与其重力大小相等，空气阻力不计，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．小球的初速度大小为
12．如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场方向水平，水平方向的匀强电场与磁场正交，有一带电液滴在竖直面内斜向上做直线运动，速度与水平方向夹角为
13．如图，在真空中一条理想分界线将平面分为左右两侧。左侧区域存在平行于分界线的匀强电场，右侧区域存在垂直水平面向里的匀强磁场。在左侧电场中有一粒子源
14．将离子注入竖直放置的硅片，其原理如图，甲、乙两离子，在N处先后无初速度“飘入”加速电场，经过加速电场加速后，从P点沿半径方向进入垂直于纸面向外的圆形匀强磁场区域，经磁场偏转后，甲离子垂直注入硅片，乙离子与竖直方向成60°夹角斜向上注入硅片。则甲、乙两离子（ ）
A．均为正电荷
B．比荷相同
C．注入前瞬间的速率之比为
15．现代科学研究中，经常用磁场和电场约束带电粒子的运动轨迹，某次一粒子源于A处不断释放质量为m，带电量为＋q的离子，离子静止释放，经电压为U的电场加速后，沿半径为
16．如图，平面直角坐标系
17．如图所示的直角坐标系
18．如图所示，两竖直放置的平行金属板M、N之间的电压
19．在学校物理创新实验课堂上，老师为引导学生探究带电物体在复合场中的运动规律，布置了一个如图所示的实验环境：空间中有一水平向左的匀强电场（电场空间足够大），将一个质量
20．如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，电场中半径为R、平行于电场的圆面内有垂直于圆面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，O为圆面的圆心，圆面的直径MN垂直于电场。一足够大的荧光屏固定在电场中，电场与荧光屏垂直，一个带正电的粒子以初速度v0沿MN方向从M点射入电磁场中，在MN段做直线运动，粒子打在荧光屏上时，速度与荧光屏夹角为60°；若撤去电场，粒子仍从M点沿MN方向以初速度v0射入磁场，粒子从P点（图中未标出）飞出磁场，飞出磁场时速度方向偏转了60°。不计粒子的重力，求：
（1）撤去电场后，带电粒子在磁场中运动的轨道半径；
（2）带电粒子的比荷
21．如图所示，半径R=3.6m的
阅卷人
一、选择题 （共10题）
得分
阅卷人
二、多项选择题 （共5题）
得分
阅卷人
三、计算题 （共6题）
得分
【答案区】
1．【答案】A
【解析】【解答】A：离子在沿顺时针方向在加速器内循环加速，在磁场区域中做匀速圆周运动，由左手定则可知偏转磁场的方向垂直纸面向里，A正确；
B：第1次加速过程，由动能定理有qU＝ΔEk ， 则第1次加速后，离子的动能增加了qU，B错误；
C：设第k次加速后离子的速度大小为v，则对k次加速过程，由动能定理有kqU＝
2．【答案】D
【解析】
【解答】根据题意，画出粒子的运动轨迹，如图所示
设
3．【答案】B
【解析】
【解答】A．匀速直线运动要求合力为0，初速度为v的带正电粒子，左手定则四指指向右上方，磁场方向根据平衡需要待定，根据重力向下，正点粒子电场力向右知，重力电场力的合力向左下，所以洛伦兹力想让粒子平衡，该向左上方向，所以磁场方向应垂直纸面向里，这样可能在重力电场力洛伦兹力共同作用下平衡，所以洛伦兹力方向为左上方，根据左手定则可判断匀强磁场的方向垂直纸面向里，故A错误；
B．由水平方向的平衡条件可写出等式：洛伦兹力水平分量与电场力平衡式
4．【答案】D
【解析】
【解答】AB．由于带电液滴在复合场中沿MN做匀速直线运动，在该复合场中，液滴受到重力、电场力和洛伦兹力三个力的共同作用，因为液滴做匀速直线运动，所以三力的合力为零。由于重力竖直向下，电场力方向在水平方向上，根据三力平衡条件可以得出洛伦兹力必须斜向上，所以当液滴带正电，根据左手定则，洛伦兹力垂直于速度，方向斜向上。重力竖直向下，若电场线方向向右，则电场力水平向右，此时满足三力平衡，所以液滴只能带正电，电场方向水平向右，故AB错误；
C．在N点撤去电场后，液滴受到重力以及洛伦兹力，由于N和P在同一高度，所以该过程重力不做功，由于洛伦兹力也不做功，根据动能定理可以得出液滴的速度大小不变，但是由于洛伦兹力改变速度的方向，所以两点的速度方向不一定相同，故C项错误；
D．对液滴在N点的速度进行分解，液滴的速度在水平方向为
5．【答案】A
【解析】
【解答】本题考查带电粒子在组合场中的运动，在计算粒子的运动半径、运动速度方向时，关键是结合坐标系的几何关系，及圆周运动的对称特点。
AB．由几何关系，可知其轨迹与圆心连线满足如下图示关系：
由图可知
6．【答案】B
【解析】
【解答】带电粒子在电场、磁场组合场中的运动是指粒子从电场到磁场，或从磁场到电场的运动。通常按时间的先后顺序分成若干个小过程，在每一运动过程中从粒子的受力性质、受力方向和速度方向的关系入手，分析运动性质。
A．由题意可知，若粒子带正电，运动轨迹如图所示，若粒子带负电，由对称性，粒子在电场中向上偏转，磁场中运动的圆轨迹与正粒子圆轨迹相重合，故不论带何种电荷，都符合题意，A错误；
B．如图所示，取正粒子运动轨迹，轨迹恰好和磁场另外三个边界相切，运动
7．【答案】C
【解析】
【解答】本题考查带电粒子在电场和磁场的组合场中的运动，要求学生能正确分析带电粒子的运动过程和运动性质，熟练应用对应的规律解题。
A．
8．【答案】D
【解析】
【解答】A．粒子在匀强电场和磁场中做匀速直线运动，则粒子受到的合力为零；粒子受到的电场力与电场线平行，受到的洛伦兹力与磁场方向和电场方向都垂直，则粒子的受力如图所示：

若粒子带负电，则电场力、洛伦兹力和重力不可能平衡，因此粒子应带正电；
根据平衡条件mgcs45°=qE，mgsin45°=qvB
解得
9．【答案】D
【解析】
【解答】A．带电粒子从A点射入金属板间，沿直线
10．【答案】D
【解析】
【解答】本题考查带电粒子在电场中的加速、偏转和在磁场中的偏转问题，会根据题意进行准确分析解答。
AB．辐射电场中，沿电场线方向，电场线逐渐变密，故电场是增强的，又因为指向圆心的电场力提供向心力，电场力对该粒子不做功，故AB错误；
C．在加速电场中，有
11．【答案】B,D
【解析】
【解答】A．已知小球所受电场力大小与其重力大小相等，小球恰好能在竖直面内斜向右上方做匀速直线运动，电场力和洛伦兹力的合力与重力等大反向，所以，洛伦兹力方向与电场方向夹角为120°，大小等于mg，则
12．【答案】B,D
【解析】
【解答】A．由于带电液滴做直线运动，根据受力分析带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线方向的电场力F、垂直于速度方向的洛伦兹力f，由于三个力与速度方向都不共线，这三个力的合力不可能沿带电液滴的速度方向，因此这三个力的合力一定为零，所以带电液滴做匀速直线运动，故A错误；
BC．当带电液滴带正电，电场线方向向右时，带电液滴受竖直向下的重力G、沿电场线方向的电场力F、垂直于速度方向斜向左上方的洛伦兹力f作用，由于洛伦兹力的方向与重力和电场力的合力方向相反，所以这三个力的合力可能为零，带电液滴在竖直面内斜向上做直线运动，由于此时速度方向与电场力方向存在锐角，此时电场力做正功，机械能增大；
如果带电液滴带负电时，洛伦兹力斜向右下，无论电场线方向向左或向右，电场力方向与重力的合力方向不能与洛伦兹力的方向相反，所以带电液滴所受合力不为零，不可能沿直线运动，故BD正确，C错误；
故选BD。
【分析】利用带电粒子受到的电场力方向、洛伦兹力的方向及重力的方向可以判别三者合力为0，进而判别液滴做匀速直线运动；利用三力平衡可以判别液滴的电性及电场力的方向，进而判别电场的方向；利用电场力做功可以判别机械能的变化。
13．【答案】B,D
【解析】
【解答】粒子进入磁场时
14．【答案】A,C
【解析】
【解答】A．由左手定则可知，粒子带正电，故A正确。
B．经电场加速
15．【答案】A,C,D
【解析】
【解答】A．离子通过加速电场，由动能定理得
16．【答案】
（1）解：质子在电场中做类斜抛运动，根据对称性可知，P点为抛物线的顶点，从
17．【答案】
（1）由
18．【答案】
（1）解：根据动能定理可得
19．【答案】
（1）解：因小球做直线运动，受到竖直向下的重力mg和水平向左的电场力qE的合力必沿此直线，如图
由图可得
20．【答案】
（1）解：设粒子在磁场中运动的轨道半径为r，无电场时粒子在匀强磁场中的运动轨迹如图所示，
由几何关系得
21．【答案】
（1）解：a物块从释放到运动到圆弧轨道最低点C时，由动能定理有