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2022届高考物理一轮复习-课后限时集训24-带电粒子在复合场中的运动新人教版.doc
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1、2022届高考物理一轮复习 课后限时集训24 带电粒子在复合场中的运动新人教版2022届高考物理一轮复习 课后限时集训24 带电粒子在复合场中的运动新人教版年级:姓名:- 13 -课后限时集训(二十四)(时间:40分钟)1. (2020广东韶关质检)如图所示,一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,粒子在磁场中转半个圆周后打在P点,设OPx,能够正确反应x与U之间的函数关系的是()ABCDB由动能定理得qUmv2由牛顿第二定律得qvBx2r解得x故B项正确。2.(多选)如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源的两极上,使a、
2、b两板间产生匀强电场(场强大小为E),右边有一块挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力),这些正离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成三束,则下列判断正确的是()A这三束正离子的速度一定不相同B这三束正离子的比荷一定不相同Ca、b两板间的匀强电场方向一定由a指向bD若这三束离子改为带负电而其他条件不变,则仍能从d孔射出BCD因为三束正离子在两极板间都是沿直线运动的,电场力等于洛伦兹力,可以判断三束正离子的速度一定相同,且电场方向一定由a指向b,A错误,C正确;在右侧磁场中三束正离子运动轨迹半径
3、不同,可知这三束正离子的比荷一定不相同,B正确;若将这三束离子改为带负电,而其他条件不变的情况下分析受力可知,三束离子在两板间仍做匀速直线运动,仍能从d孔射出,D正确。3.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f。则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2fRB质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关C高频电源只能使用矩
4、形交变电流,不能使用正弦式交变电流D不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速粒子A由T,T,可得质子被加速后的最大速度为2fR,其不可能超过2fR,质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关,选项A正确,B错误;高频电源可以使用正弦式交变电源,选项C错误;要加速粒子,高频交流电周期必须变为粒子在其中做圆周运动的周期,即T,选项D错误。4.(2019济宁市模拟)为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示。在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场,在空
5、腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M、N与内阻为R的电流表相连。污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况。下列说法中错误的是()AM板比N板电势低B污水中离子浓度越高,则电流表的示数越小C污水流量越大,则电流表的示数越大D若只增大所加磁场的磁感应强度,则电流表的示数也增大B污水从左向右流动时,根据左手定则,正、负离子在洛伦兹力作用下分别向N板和M板偏转,故N板带正电,M板带负电,A正确。稳定时带电离子在两板间受力平衡,可得qvBq,此时UBbv,又因流速v,故U,式中Q是流量,可见当污水流量越大、磁感应强度越强时,M、N间的电压越大,电流表的示数越大,而与污
6、水中离子浓度无关,B错误,C、D正确。5.(多选)(2019温州中学模拟)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P和P3,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P在磁场中转过30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P和P3()A在电场中的加速度之比为11B在磁场中运动的半径之比为21C在磁场中转过的角度之比为12D离开电场区域时的动能之比为13CD两个离子的质量相同,其带电荷量之比是13的关系,所以由a可知,其在电场中的加速度之比是13,故A错误;要想知道半径必须先知道进入磁场的速度,而速度的决定因素是
7、加速电场,所以在离开电场时其速度表达式为:v,可知其速度之比为1。又由qvBm知,r,所以其半径之比为1,故B错误;由B项分析知道,离子在磁场中运动的半径之比为1,设磁场宽度为L,离子通过磁场转过的角度等于其圆心角,所以sin ,则可知角度的正弦值之比为1,又P的偏转角度为30,可知P3的偏转角度为60,即在磁场中转过的角度之比为12,故C正确;由电场加速后:qUmv2可知,两离子离开电场的动能之比为13,故D正确。6(多选)如图所示,为研究某种射线装置的示意图。射线源发出的射线以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点,出现一个亮点。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后,射线在
8、板间做半径为r的圆周运动,然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场,亮点又恰好回到O点,由此可知该射线粒子()A带正电B初速度为vC比荷为D比荷为AD由题意知粒子带正电。由qvBm得rEqqvB解得:,故A、D正确。7.(多选)如图所示,空间存在竖直向上、大小为E的匀强电场和沿水平方向、垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场,一个质量为m的带电小球用长为L的绝缘细线吊着悬于O点,给小球一个水平方向的初速度,小球在竖直面内做匀速圆周运动,细线张力不为零;某时刻细线断开,小球仍做半径为L的匀速圆周运动,不计小球的大小,重力加速度为g,则()A细线未断时,小球沿顺时针方向运
9、动B小球的带电荷量为C小球运动的速度大小为D细线未断时,细线的拉力大小为ABD小球做匀速圆周运动,说明电场力与重力等大反向,小球带正电,qEmg,q,B项正确;由于细线断了以后,小球仍做半径为L的匀速圆周运动,因此细线未断时,小球沿顺时针方向运动,TqvBm,细线断了以后小球沿逆时针方向运动,qvBm,得到v,细线的拉力大小T,C项错误,A、D项正确。8.(2020江苏省三校模拟)质谱仪装置原理图如图所示,某种带电粒子经电场加速后从小孔O以相同的速率沿纸面射入匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向外,已知从O点射出的粒子有微小发散角2。且左右对称。结果所有粒子落点在乳胶底片的P1P2直线区间,下列说法
10、正确的是()A打在P2点粒子一定是从O点垂直板射入的粒子B打在P2点粒子一定是从O点右偏射入的粒子C打在P1点粒子一定是从O点左偏射入的粒子D打在P1点粒子一定是在磁场中运动时间最短的粒子A粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有qvB,解得R,由于粒子的速率相同,所以粒子在磁场中做圆周运动的半径相同。由几何关系可得粒子在乳胶底片落点与O点的距离为L2Rcos 。当发散角0时,粒子在乳胶底片落点与O点的距离最大,即打在P2点粒子一定是从O点垂直板射入的粒子;当发散角最大时,粒子在乳胶底片落点与O点的距离最小,即打在P1点粒子一定是从O点左偏发散角最大或右偏发散角最大射入的粒子,从O点右
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