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全国通用2022版高考物理考前三个月高考题型集训第6题预测题型4带电粒子在复合场中的运动

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预测题型4 带电粒子在复合场中的运动1.(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图1所示,平行金属板之间有一个很强的匀强磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体,沿图中所示方向以一定速度喷入磁场.图中虚线框部分相当于发电机.把两个极板与用电器相连,则(  )图1A.用电器中的电流方向从A到BB.用电器中的电流方向从B到AC.若只增强磁场,发电机的电动势增大D.若只增大喷入粒子的速度,发电机的电动势增大2.如图2为回旋加速器的结构示意图,两个半径为R的D形金属盒相距很近,连接电压峰值为UM、频率为f=的高频交流电源,垂直D形盒的匀强磁场的磁感应强度为B.现用此加速器来加速电荷量分别为+0.5q、+q、+2q,对应质量分别为m、2m、3m的三种静止粒子,最后经多次回旋加速后从D形盒中飞出的粒子中动能最大为(  )图2A.B.C.D.3.速度相同的一束粒子,由左端射入速度选择器后,又进入质谱仪,其运动轨迹如图3所示,则下列说法中正确的是(  )5\n图3A.该束带电粒子带负电B.能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于C.若保持B2不变,粒子打在胶片上的位置越远离狭缝S0,粒子的比荷越小D.若增大入射速度,粒子在磁场中轨迹半圆将变大4.(多选)如图4所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,y轴竖直向上.第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标面向外的匀强磁场,第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出).一带电小球从x轴上的A点由静止释放,恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限,然后做圆周运动,从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限,Q点距O点的距离为d,重力加速度为g.根据以上信息,可以求出的物理量有(  )图4A.圆周运动的速度大小B.电场强度的大小和方向C.小球在第Ⅳ象限运动的时间D.磁感应强度大小5.(多选)如选项图所示,两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带正电小球(电荷量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球不可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场(  )5\n6.(多选)如图5所示,一根不光滑的长竖直绝缘杆,套有一个质量为m、带正电q的小环,匀强电场E与匀强磁场B互相垂直,E和B都与杆垂直,当小环由静止开始下落后(  )图5A.小环加速度不断减小,最后为零B.小环加速度先增加后减小,最后为零C.小环速度先增加后减小,最后为零D.小环动能不断增大,直到达到某一最大值7.(多选)如图6甲所示,绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O点,另一端连接带正电的小球,小球电荷量q=6×10-7C,在图示坐标系中,电场方向沿竖直方向,坐标原点O的电势为零.当小球以2m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时,细绳上的拉力刚好为零.在小球从最低点运动到最高点的过程中,轨迹上每点的电势φ随纵坐标y的变化关系如图乙所示,重力加速度g=10m/s2.则下列判断正确的是(  )图6A.匀强电场的场强大小为3.2×106V/mB.小球重力势能增加最多的过程中,电势能减少了2.4JC.小球做顺时针方向的匀速圆周运动D.小球所受的洛伦兹力的大小为3N5\n答案精析预测题型4 带电粒子在复合场中的运动1.ACD [由左手定则可知,带正电的粒子偏向上极板,带负电的粒子偏向下极板,故用电器中的电流方向从A到B,选项A正确,B错误;根据q=qvB,可得U=Bdv,则若只增强磁场,或只增大喷入粒子的速度,发电机的电动势都会增大,选项C、D正确.]2.B [根据T=,则三种粒子在磁场中运动的周期分别为:T1=、T2=、T3=;因为加速电场的频率为f=,则前两种粒子都可以在加速器中不断的被加速,最后从D形盒中飞出,带电粒子从D形盒中飞出时的最大半径等于D形盒的半径,则R=,最大动能为:Ekm=mv=;则两种粒子的最大动能分别为:Ekm1==;Ekm2=;则从D形盒中飞出的粒子中动能最大为,选项B正确.]3.C [粒子在质谱仪中向下偏转,由左手定则知粒子带正电,选项A错误;粒子进入速度选择器中时,qv0B1=qE,得v0=,选项B错误;粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得qvB2=m得r=,离狭缝S0越远粒子的半径就越大,由于v0是一定的,B2不变,半径r越大,则越小,选项C正确;若增大入射速度,粒子将不能通过S0进入质谱仪区域,选项D错误.]4.AC [由题意可得圆周运动的圆心在O点,半径R=d,电场力和重力平衡,洛伦兹力提供向心力R=d=.第三象限运动过程,只有重力做功,所以mgd=mv2,v=,此速度即小球在第Ⅳ象限做圆周运动的速度,选项A对.小球在第Ⅳ象限做圆周运动的时间t====,选项C对.第Ⅳ象限运动过程,电场力和重力平衡,所以电场力方向竖直向上,但是不知道小球质量也不知道小球所带电荷的正负,所以无法判断电场强度的大小和方向,选项B错.不知道小球的比荷,无法计算磁感应强度大小,选项D错.]5.AB [A图中小球受竖直向下的重力、向左的电场力和向右的洛伦兹力,下降过程中重力做正功,速度一定变大,根据F=Bqv5\n可得洛伦兹力一定增大,而向左的电场力不变,所以洛伦兹力和电场力不可能一直相等,所以合力不可能一直向下,故一定做曲线运动,故A正确;B图中小球受竖直向下的重力、向上的电场力和垂直纸面向外的洛伦兹力,合力与初速度不共线,做曲线运动,故B正确;C图中小球受向下的重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力,若三力平衡,则小球做匀速直线运动,故C错误;D图中小球受向下的重力和向上的电场力,合力一定与速度共线,故小球一定做直线运动,故D错误.]6.AD [小环下滑过程中,受到重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向右的洛伦兹力、向右的电场力.开始阶段,摩擦力小于重力时,小环向下做加速运动,速度增大,洛伦兹力增大,小环所受杆的弹力向左,大小为FN=qE+qvB,FN随着v的增大而增大,滑动摩擦力Ff=μFN也增大,小环所受的合力F合=mg-Ff,Ff增大,F合减小,加速度a减小;当摩擦力等于重力时,加速度最小为零;此时小环速度达到最大,以后小环将做匀速运动,故选项A、D正确,B、C错误.]7.BD [由匀强电场的场强公式E=结合图乙,可得E=V/m=5×106V/m,故A错误;由功能关系W电=-ΔEp,W电=qU=6×10-7×4×106J=2.4J,即电势能减少了2.4J,故B正确;当小球以2m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时,细绳上的拉力刚好为零,说明是洛伦兹力提供向心力,由左手定则得小球应该是逆时针方向做圆周运动,故C错误;重力和电场力是一对平衡力,有qE=mg,得m==0.3kg,由洛伦兹力提供向心力可知洛伦兹力为f=m=N=3N,故D正确.]5

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发布时间:2022-08-25 23:54:31 页数:5
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文章作者:U-336598

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