2022年新高考物理一轮复习练习：专题76　带电粒子在复合场中的运动 （含解析）.docx

1、专题专题 76带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 12021武昌调研(多选)质量为 m、电荷量为q 的物块以初速度 v0进入两水平平行绝 缘木板 a、b 之间，木板足够长，处于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场中，两板间距略大于物 块高度，物块与两板间的动摩擦因数均为.在运动过程中物块的电荷量不变，且经历变速运动 后物块最终处于平衡状态已知重力加速度为 g，则从开始运动到最终处于平衡状态，物块克 服摩擦力做的功可能为() A.0B1 2mv 2 0 m3g2 2q2B2 C.1 2mv 2 0D m3g2 2q2B2 2. 如图所示装置为速度选择器，平行金属板间有相互垂直的匀强电场

2、和匀强磁场，电场方 向竖直向上，磁场方向垂直纸面向外，带电粒子均以垂直电场和磁场的速度射入且都能从另 一侧射出，不计粒子重力，以下说法正确的有() A.若带正电粒子以速度 v 从 O 点射入能沿直线 OO射出，则带负电粒子以速度 v 从 O点 射入能沿直线 OO 射出 B.若带正电粒子以速度 v 从 O 点射入，离开时动能增加，则带负电粒子以速度 v 从 O 点 射入，离开时动能减少 C.若氘核(21H)和氦核(42He)以相同速度从 O 点射入，则一定能以相同速度从同一位置射 出 D.若氘核(2 1 H)和氦核(4 2 He)以相同速度从 O 点射入，则一定能以相同速度从不同位置射 出 3.

3、 (多选)现代广泛应用的半导体材料分为两大类：一类是 N 型半导体，其载流子是电子，另 一类是 P 型半导体，其载流子称为“空穴”，相当于带正电的粒子如果把某种导电材料制 成长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图所示，且与长方体的前后侧面垂直，当长方体中通 有向右的电流 I 时，测得长方体的上下表面的电势分别为上和下，则() A.长方体如果是 N 型半导体，必有上下 B.长方体如果是 P 型半导体，必有上下 C.长方体如果是 P 型半导体，必有上下 D.长方体如果是金属导体，必有上下 4. 中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图所 示，厚度为 h、宽度为 d 的金

4、属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上、下表面会产 生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法正确的是() A.上表面的电势高于下表面的电势 B.仅增大 h 时，上、下表面的电势差增大 C.仅增大 d 时，上、下表面的电势差减小 D.仅增大电流 I 时，上、下表面的电势差减小 5笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件当显示屏开启时磁体远离 霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状 态如图所示，一块宽为 a、长为 c 的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为 e 的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为 v.当显示屏闭合

5、时元件处于垂 直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压 U，以此控制屏幕的 熄灭则元件的() A.前表面的电势比后表面的低 B.前、后表面间的电压 U 与 v 无关 C.前、后表面间的电压 U 与 c 成正比 D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eU a 6. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机如图所示表示了它的发电原理： 将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场，在磁场中有两块金属板 A、B，这时金属板上就会 聚集电荷，产生电压如果射入的等离子体速度均为 v，两金属板的板长为 L，板间距离为 d， 板平面的面积为 S，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于速度方

6、向，负载电阻为 R，等离 子体充满两板间的空间当发电机稳定发电时，电流表示数为 I，那么板间等离子体的电阻率 为() A.S d Bdv I R BS d BLv I R C.S L Bdv I R DS L BLv I R 7. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一 对电极 a 和 b 以及磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极 a、b 均与血管 壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负 离子随血液一起在磁场中运动，电极 a、b 之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的 电场可看做是匀强电场，血

7、液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中， 两触点间的距离为 3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160V，磁感应强度 的大小为 0.040T则血流速度的近似值和电极 a、b 的正负为() A.1.3m/s，a 正、b 负 B2.7m/s，a 正、b 负 C.1.3m/s，a 负、b 正 D2.7m/s，a 负、b 正 8. 2021洛阳市摸底(多选)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端 安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成长、宽、高分别为 a、b、c，左、右两端 开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为 B 的匀强磁场，在上、下两个面

8、的内侧固定 有金属板 M、N 作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间 的电压 U，若用 Q表示污水流量(单位时间内流出的污水体积)，下列说法中正确的是() A.M 板电势一定高于 N 板的电势 B.污水中离子浓度越高，电压表的示数越大 C.污水流动的速度越大，电压表的示数越大 D.电压表的示数 U 与污水流量 Q 成正比 9. 2021辽宁五校协作体联考如图所示，某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方 向水平向右，磁场方向垂直纸面水平向里一带电微粒由 a 点以一定的初速度进入电磁场， 刚好能沿直线 ab 斜向上运动，则下列说法正确的是() A.微粒可能带正电，也

9、可能带负电 B.微粒的动能可能变大 C.微粒的电势能一定减少 D.微粒的机械能一定不变 10. (多选)如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直 向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是() A.小球一定带正电 B.小球一定带负电 C.小球的绕行方向为顺时针 D.改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动 11(多选)一质谱仪的原理如图，粒子源产生的带电粒子(不计重力)经狭缝 S1与 S2之间的 电场加速后进入速度选择器，速度满足一定条件的粒子做直线运动，从小孔 S3穿出再经磁场 偏转，最后打在照相底片上已知磁场 B1、B2的方向均垂直纸面向外则() A.图中

10、 P1可能为电源负极 B.图中所示虚线可能为粒子的轨迹 C.在速度选择器中粒子可以做加速直线运动 D.打在底片上的位置越靠近 S3，粒子的比荷q m越大 12 角度创新(多选)CT 是医院的一种检查仪器， CT 的重要部件之一就是回旋加速器 回 旋加速器的结构如图所示，有一磁感应强度为 B 的匀强磁场(未画出)垂直于回旋加速器在回 旋加速器的 O 点可逸出初速度为零、质量为 m、电荷量为 q 的粒子，加速电压为 U，D 形盒 半径为 R.两 D 形盒间的缝隙间距 d 很小，可忽略不计，不考虑相对论效应和重力影响，则下 列说法正确的是() A.粒子在回旋加速器中运动的圈数为qB 2R2 4mU

11、B.粒子在回旋加速器中运动的时间为BR 2 U C.回旋加速器所加交流电压的频率为 qB 4m D.粒子第 1 次与第 n 次在上方 D 形盒中运动的轨迹半径之比为 1 2n1 13. 质量为 m、带电量为 q 的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置 于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为 B，如图所示，若带电小物块下滑后某时刻对斜 面的作用力恰好为零，下面说法中不正确的是() A.小物块一定带负电荷 B.小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动 C.小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动 D.小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为m

12、gcos Bq 14(多选)如图所示，一个带正电荷的物块 m 由静止开始从斜面上 A 点下滑，滑到水平 面 BC 上的 D 点停下来已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过 B 处时的机械能损失先在 ABC 所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块 m 从 A 点由静 止开始下滑，结果物块在水平面上的 D点停下来后又撤去电场，在 ABC 所在空间加水平向 里的匀强磁场，再次让物块 m 从 A 点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的 D点停下来则以下说法中正确的是() A.D点一定在 D 点左侧 B.D点一定与 D 点重合 C.D点一定在 D 点右侧 D.D点一定与

13、 D 点重合 专题专题 76带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 1 BC若初始时洛伦兹力小于物块的重力， 则物块最终处于静止状态， 由动能定理可知， 带电物块克服摩擦力做的功为 W1 2mv 2 0，选项 C 正确；若初始时洛伦兹力大于物块的重力， 则平衡时物块所受洛伦兹力刚好等于其重力，物块与两水平木板间的压力为零，物块不受摩 擦力作用做匀速运动，则有 qvBmg，解得 vmg qB，由动能定理可知，带电物块克服摩擦力 做的功为 W1 2mv 2 01 2mv 21 2mv 2 0 m3g2 2q2B2，选项 B 正确，D 错误；由于物块经历变速过程， 故物块克服摩擦力做的功不

14、可能为 0，A 错误 2C带负电粒子从 O点射入所受电场力和洛伦兹力均向下，做曲线运动，A 错误；洛 伦兹力不做功，带正电粒子动能增加，则电场力大于洛伦兹力向上做曲线运动，带负电粒子 受向下的电场力大于向上的洛伦兹力，向下做曲线运动，电场力做正功，动能增加，B 错误； 设带正电粒子的加速度向上有 aF 电F洛 m （EBv）q m ，a 只与粒子的比荷有关，因为氘核 2 1H 和氦核 4 2He 的比荷相等，C 正确，D 错误 3AC如果是 N 型半导体，载流子是负电荷，根据左手定则，负电荷向下偏，则下表 面带负电，则上下A 正确；如果是 P 型半导体，载流子是正电荷，根据左手定则，正电荷 向

15、下偏，则下表面带正电，则上下B 错误，C 正确；如果是金属导体，则移动的是自由电 子，根据左手定则，负电荷向下偏，则下表面带负电，则上下，D 错误 4C金属导体中的自由电子是向左运动的，根据左手定则可知上表面带负电，则上表 面的电势低于下表面的电势， A 错误； 当电子达到平衡时， 电场力等于洛伦兹力， 即 qU h qvB， 又 Inqvhd(n 为导体单位体积内的自由电子数)，得 U IB nqd，则仅增大 h 时，上、下表面的电 势差不变，仅增大 d 时，上、下表面的电势差减小，仅增大 I 时，上、下表面的电势差增大， 故 C 正确，B、D 错误 5D本题考查了霍尔元件的工作原理和应用，

16、以及考生的理解能力和应用数学知识处 理物理问题的能力，体现了科学推理素养和应用与创新的价值观念 根据左手定则判断出电子受力情况，可知电子偏转到后表面，前表面电势高于后表面电 势，故 A 项错误再由 EeBevF洛，EU a，解得 UBva，F 洛eU a ，U 与 v 成正比、U 与 c 无关，故 B、C 项错误，D 项正确 6A当等离子体受到的电场力与洛伦兹力平衡时，两板电压即为电动势，即 qvBqU d ， 得 UBdv.又 I U Rr，r d S，解得 S d Bdv I R ，A 正确 7A血液中正负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力向上偏，负 离子受到向下的洛伦兹力

17、向下偏，则 a 带正电，b 带负电最终血液中的离子所受的电场力和 磁场力的合力为零，有 qU d qvB，所以 v U Bd 16010 6 0.040310 3m/s1.3m/s.A 正确，B、C、D 错误 8ACD由左手定则知，M 板带正电、N 板带负电，故 M 板电势一定高于 N 板电势，A 正确；由平衡条件得 qvBqU c ，解得 UvBc，故电压表的示数与粒子浓度无关，B 错误；由 UvBc 知，污水流动的速度越大，电压表的示数越大，C 正确；污水的流量 Qvbc，结合上 式得，UQB b ，故电压表的示数 U 与污水的流量 Q 成正比，D 正确 9C10.BC 11BD根据磁场中

18、的偏转方向可知粒子带正电，速度选择器中粒子所受的洛伦兹力与 电场力平衡，P1应为电源正极，A 项错误；粒子带正电，符合图中的运动轨迹，B 项正确； 粒子在速度选择器中受电场力和洛伦兹力，若做直线运动，只能是匀速直线运动，C 项错误； 打在底片上的位置越靠近 S3，粒子的偏转半径 rmv qB越小，粒子的比荷越大，D 项正确 12AD设粒子在磁场中转动的圈数为 n，因每加速一次粒子获得的能量为 qU，每圈有 两次加速，则 Ekmax1 2mv 2 max，Rmv max qB ，Ekn2nqU，联立解得 nqB 2R2 4mU ，故 A 正确；粒子 在回旋加速器中运动的时间 tnTqB 2R2

19、4mU 2m qB BR 2 2U ，故 B 错误；由 T2m qB ，f1 T知，回旋 加速器所加交流电压的频率为 f qB 2m，故 C 错误；粒子从 O 点经电场加速 1 次后，以速度 v 1 第 1 次进入上方 D 形盒，由动能定理得，qU1 2mv 2 1，得 r1mv 1 qB m qB 2qU m ，粒子在电场加 速 3 次后，以速度 v2第 2 次进入上方 D 形盒，3qU1 2mv 2 2 ，得 r2mv2 qB m qB 32qU m ，以 此类推， 粒子在电场加速(2n1)次后， 以速度 vn第 n 次进入上方 D 形盒， 同理可得 rnmvn qB m qB （2n1）2qU m ，所以r1 rn 1 2n1，D 正确 13C14.BC