2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十二 电场和磁场综合应用 A卷

2021届高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题十二 电场和磁场综合应用 A卷

1.某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动,下列因素与完成上述两类运动无关的是(   )

A.磁场和电场的方向                    B.磁场和电场的强弱
C.粒子的电性和电荷量                   D.粒子入射时的速度

2.关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是（   ）

A.图a速度选择器中筛选出的粒子沿着PQ做匀加速直线运动

B.图b回旋加速器接入的工作电源是直流电

C.图c是质谱仪的主要原理图.其中在磁场中偏转半径最大的是

D.图d是磁流体发电机，将一束等离子体喷入磁场，A,B两板间会产生电压，且A板电势高

3.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的粒子,其示意图如图所示,其中加速电场的电压恒定.质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场.若换成α粒子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,则磁感应强度与原来相比,增加的倍数是(   )

A. B. C.2 D.

4.磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上下极板和电阻R连接,上、下板就是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为ρ。忽略边缘效应,下列判断正确的是(   )

A.上板为正极,电流
B.上板为负极,电流
C.下板为正极,电流
D.下板为负极,电流

5.回旋加速器给带电粒子加速时,不能把粒子的速度无限制地增大,其原因是(   )

A.加速器功率有限,不能提供足够大的能量

B.加速器内无法产生磁感强度足够大的磁场

C.加速器内无法产生电场强度足够大的电场

D.速度增大使粒子质量增大,粒子运行的周期与交变电压不再同步,无法再加速

6.如图所示，在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，重力加速度为g,则液滴的质量和环绕速度分别为(   )

A.  B.

C.  D.

7.带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是(   )

A．

B．

C．甲的速度可能变大

D．丙的速度不一定变大

8.如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从M点水平射入此区域，经一段时间运动到N点，关于小球由M点到N点的运动过程，下列说法正确的是(   )

A.小球可能做匀变速运动 B.小球一定做变加速运动

C.小球动能可能不变  D.小球机械能守恒

9.空间有足够大的正交的垂直纸面向外的匀强磁场和水平方向的匀强电场，虚线为匀强电场的等势线，一不计重 力的带电粒子在O点以某一初速度垂直等势线进入正交的电磁场中，运动轨迹如图所示，已知粒子在P点的速 度比在O点的速度大，则(   )

A.带电粒子一定带负电

B.带电粒子的运动轨迹一定是抛物线

C.电场线方向一定垂直等势线向右

D.带电粒子从O点运动到P点的过程中电势能增大

10.如图所示，两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强磁场和匀强电场中，轨道两端在同一高度上，轨道是光滑的。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放，为轨道的最低点，则(   )
 

A.两小球到达轨道最低点的速度

B.两小球到达轨道最低点的速度

C.小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间

D.在磁场中小球能到达轨道的另一端，在电场中小球不能到达轨道的另一端

11.如图所示,在的区域内存在两个匀强磁场.以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为;其余区域的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为.一比荷为k的带电粒子在加速电场的下极板处无初速度释放,经加速后从坐标为的a点进入磁场,又从坐标为的b点离开磁场,且粒子经过各磁场边界时的速度方向均与该边界线垂直.不计粒子的重力,且不考虑粒子多次进入半圆形区域磁场的情况,则加速电场的电压大小可能为(   )

A. B. C. D.

12.如图所示，界面与水平地面之间有一个正交的匀强磁场和匀强电场，在上方有一个带正电的小球自静止开始下落，穿过电场和磁场到达地面。设空气阻力不计，下列说法中正确的是(   )

A.在复合场中，小球做匀变速曲线运动

B.在复合场中，小球下落过程中的电势能减小

C.小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和

D.若其他条件不变，仅增大磁感应强度，小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变

答案以及解析

1.答案：C

解析：由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速直线运动，即，则，若仅撤除电场,粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意，对磁场与电场的 方向以及强弱程度都要有要求，但是对电性 和电量无要求，根据可知，洛伦兹力 的方向与速度方向有关，故对入射时的速度也有要求，故选C。

2.答案：C

解析：带电粒子在图a速度选择器中运动时受到电场力和洛伦兹力，二力平衡，沿着PQ做匀速直线运动，被筛选出来，选项A错误;图b中回旋加速器，带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动.经过D形盒之间的狭缝时加速，所以回旋加速器接入的工作电源是与带电粒子在回旋加速器中运动周期相同的交流电.选项B错误;图c是质谱仪的主要原理图，粒子经电场加速有，在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力，有，解得，由此可知在磁场中偏转半径最大的是比荷()最小的粒子，三种粒子电荷量相同，质量最大，所以在磁场中偏转半径最大的是,C正确;将一束等离子体喷入磁场.根据左手定则可知，正离子向下偏转，负离子向上偏转.A,B两板间会产生电

压.且B板电势高,D错误。

3.答案：B

解析：粒子在加速电场中的直线加速过程,根据动能定理得,解得;带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律有,联立可得;质子与α粒子经同一加速电场加速,则U相同,从同一出口离开磁场,则R相同,由,可得,即,故B正确.

4.答案：C

解析：根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，因此下极板为电源的正极，根据平衡有，解得稳定时电源的电动势，则流过R的电流为，而，则得电流大小为，C正确．

5.答案：D

解析：回旋加速器中带电粒子运动的周期为，当粒子速度比较小时，可以认为其质量是不变的，那么其周期也不变。但当粒子的速度很大，接近光速时，其质量明显增大，周期也发生了明显变化，粒子运行的周期与交变电压不再同步，无法再加速。

6.答案：B

解析：液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,可知,液滴受到的重力和电场力是一对平衡力,则得：,解得

液滴在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为：结合,得.故B正确，ACD错误。

故选：B。

7.答案：A

解析：对于甲粒子：轨迹向上弯曲,,;对于乙粒子：轨迹不弯曲,,;对于丙粒子：轨迹向下弯曲,,;则,故A正确,B错误;甲粒子向上偏,电场力做负功,导致动能减小,则速度在减小,故C错误;丙粒子的电场力做正功,动能增大,则速度变大,故D错误。故选A。

8.答案：BC

解析：小球从M点到N点的运动过程中，在竖直方向上发生了偏转，受到的竖直向下的重力和竖直向上的电场力不变，速度方向变化，则洛伦兹力方向变化，所以三个力的合力方向变化，故小球不可能做匀变速运动，一定做变加速运动，A错误，B正确.若电场力和重力等大反向，则该过程中电场力和重力做的功之和为零，而洛伦兹力不做功，小球的动能不变，重力势能减小，这种情况下小球机械能不守恒；若电场力和重力不等大反向，则有电场力做功，小球的动能可能不变，重力势能减小，小球机械能不守恒，故C正确，D错误.

9.答案：AC

解析：根据粒子在电场、磁场中的运动轨迹和左手定则可知，粒子一定带负电,选项A正确;由洛伦兹力方向与速度方向垂直，粒子受到的合力是变力，而物体只有在恒力作用下做曲线运动时，轨迹才是抛物线，选项B错误；由于空间只存在电场和磁场，粒子的速度增大，说明在此过程中电场力对带电粒子做正功,则电场线方向一定垂直等势线向右，选项C正确；电场力做正功，电势能减小，选项D错误。

10.答案：BD

解析：AB.小球在磁场中运动时洛伦兹力不做功，所以只有重力做功。在电场中受的电场力向左，下滑过程中电场力做负功，所以到达最低点时速度关系为，故A错误，B正确；
C.整个过程的平均速度，所以时间，故C错误；
D. 由于电场力做负功，电场中的小球不能到达轨道的另一端。故D正确。
故选：BD

11.答案：ACD

解析：若粒子直接从b点射出,由动能定理得,由牛顿第二定律得,联立解得,A正确;若粒子经过半圆形区域时,则其运动轨迹如图所示,由几何知识得,联立解得,又,联立解得,C、D正确,B错误.

12.答案：BC

解析：球刚进入电场、磁场区域时受力如图，因此小球向右偏转。由于洛伦兹力与速度有关，故小球所受的合力大小方向都变化，电场力做正功电势能减小，因此选项A错误B正确。由于洛伦兹力不做功，系统能量守恒，因此选项C正确。当磁场变强，竖直方向平均加速度变小，运动时间变长，水平方向平均加速度增大，小球落地点的水平位移增大，电场力做正功增加，重力做的正功不变，总功增加，由动能定理知小球的动能增大，因此选项D错误。故本题选BC。