新教材2023年高考物理总复习考案20周测卷十六带电粒子体在复合场中的运动课件

考案二十[周测卷十六带电粒子(体)在复合场中的运动]本试卷满分100分，考试时间90分钟。一、单项选择题：本题共9小题，每小题4分，共36分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．(2022·北京高三开学考试)2022年3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员为我们做了液桥演示实验、水油分离实验以及太空抛物实验等一系列精彩的实验。在空间站内失重的环境下，下列实验中不能正常完成的是()A．用天平测质量

B．用弹簧测力计测力C．用打点计时器测速度

D．用质谱仪测带电粒子的比荷A[解析]用天平测质量是因为物体受重力而对天平产生压力，从而测出物体质量，而太空中物体处于完全失重状态，故用天平测质量不能正常完成，故A正确；用弹簧测力计测力是由于物体发生了形变，与重力无关，此操作可以正常完成，故B错误；用打点计时器测速度，与重力无关，可以在太空中正常完成，故C错误；用质谱仪测带电粒子的比荷是粒子受到洛伦兹力而运动，与重力无关，故可以在太空中正常完成，故D错误。2．(2023·广东模拟预测)如图所示，匀强电场E方向竖直向下，水平匀强磁场B垂直纸面向里，三个油滴a、b、c带有等量同种电荷；已知a静止，b、c在纸面内均做匀速圆周运动(轨迹未画出)。以下说法正确的是()A．a的质量最大，c的质量最小，b、c都沿逆时针方向运动B．b的质量最大，a的质量最小，b、c都沿顺时针方向运动C．三个油滴质量相等，b沿顺时针方向运动，c沿逆时针方向运动D．三个油滴质量相等，b、c都沿顺时针方向运动D[解析]三个油滴带等量同种电荷，由a静止可知带负电，电场力等于重力，b、c做匀速圆周运动，电场力也等于重力，故三者质量相等；由左手定则可知b、c都沿顺时针方向运动。故选D。3．(2023·山西省太原市高三检测)如图所示，水平地面上方存在垂直纸面向里的磁场，将一小球水平向右抛出，小球的落地点为a。现给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，则下列说法正确的是()A．无论小球带何种电荷，小球仍会落在a点B．无论小球带何种电荷，小球下落时间都不变C．若小球带正电荷，小球可能落在更远的b点D．若小球带正电荷，小球落地速度将减小C[解析]如果小球带正电荷，由左手定则可知，小球所受的洛伦兹力斜向右上方，该洛伦兹力在竖直向上和水平向右均有分力，因此，小球落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带负电，则小球落地时间会变短，水平位移会变小，故AB错误，C正确；若小球带正电荷，则小球下落时受洛伦兹力和重力，而洛伦兹力不做功，仅重力做功，所以小球的机械能仍守恒，故小球落地时的速度大小和不带电时相同，D错误。4．(2023·辽宁沈阳高三检测)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的匀强磁场中，粒子打至P点。设OP＝x，能够正确反应x与U之间的函数关系的图像是()A

BC

DB5．(2022·河北省秦皇岛市高三模拟)ab、cd两个极板间分布着如图所示的正交匀强电场与匀强磁场，同一个带负电小球先后以大小不同的速度从两板左侧中点O处水平向右射入极板之间，运动轨迹在图中分别标注为1、2、3，则下列说法中正确的是()A．沿轨迹1运动的小球电势能逐渐减小B．沿轨迹2运动的小球机械能逐渐增大C．沿轨迹3运动的小球动能逐渐增大D．沿轨迹3运动的小球入射的初速度最大C[解析]带负电小球在正交匀强电场与匀强磁场中受到竖直向下的重力、电场力和竖直向上的洛伦兹力，设小球进入复合场的初速度为v1，沿轨迹1运动的小球刚进入时应满足qv1B>qE＋mg，小球向上偏转过程，电场力做负功，小球电势能逐渐增大，故A错误；设小球进入复合场的初速度为v2，沿轨迹2运动的小球刚进入时应满足qv2B＝qE＋mg，由于洛伦兹力不做功，电场力也不做功，小球机械能保持不变，故B错误；设小球进入复合场的初速度为v3，沿轨迹3运动的小球刚进入时应满足qv3B<qE＋mg，小球向下偏转过程，洛伦兹力不做功，电场力和重力都做正功，小球动能逐渐增大，故C正确；由以上分析可知，沿轨迹1运动的进入复合场的初速度最大，故D错误。6．(2023·内蒙古包头市高三模拟)如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球(非金属球)带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、D点分别是最大位移处。下列说法中正确的是()D7．(2023·辽宁丹东市高三模拟)利用质谱仪可以分析同位素，如图所示，电荷量均为q的同位素碘131和碘127质量分别为m1和m2，从容器A下方的小孔S1进入电势差为U的电场，初速度忽略不计，经电场加速后从S2射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。则照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为()C8．(2023·陕西师大附中高三开学考试)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()C9．(2023·福建省福州第一中学模拟预测)如图，一质谱仪由加速电场、静电分析器、磁分析器构成。静电分析器通道的圆弧中心线半径为R，通道内有均匀辐向电场，中心线处的场强大小为E；半圆形磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。要让质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)，由静止开始从M板经加速电场加速后沿圆弧中心线通过静电分析器，再由P点垂直磁场边界进入磁分析器，最终打到胶片上，则()DA．若q<0，则辐向电场的方向与图示方向相反，且磁分析器中磁场方向垂直于纸面向外B．电荷量相同的粒子都能打在胶片上的同一点C．加速电场的电压U需满足的关系为U＝ER二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。10．(2023·广东珠海市第一中学高三阶段练习)如图所示，用洛伦兹力演示仪研究带电粒子在匀强磁场中的运动，以虚线表示电极K释放出来的电子束的径迹。不加磁场，电子经加速后沿直线运动，如图甲所示；加磁场后电子束的径迹，如图乙所示；再调节演示仪可得到图丙所示的电子束径迹。下列说法正确的是()ACA．施加的磁场方向为垂直纸面向里B．在图乙基础上仅提高电子的加速电压，可得到图丙所示电子束径迹C．在图乙基础上仅增大磁感应强度，可得到图丙所示电子束径迹D．图乙与图丙中电子运动一周的时间不相等11．(2023·吉林省长春市高三检测)电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面，磁感应强度为B，磁场区的中心为O，半径为r。电子束通过磁场后，偏转角度为θ，在不改变其他因素的条件下，下列措施可以使θ增大的是()A．增大电压UB．减小电压UC．增大磁感应强度BD．减小磁场区域的半径rBC[解析]电子在磁场中沿圆弧ab运动，轨迹如图A．它们的最大速度相同B．它们的最大动能相同C．两次所接高频电源的频率相同D．增大高频电源的电压可增大粒子的最大射出动能ACCD三、非选择题：本题共4小题，共48分。14．(10分)(2022·四川省南充高级中学高三阶段练习)如图为某一个质谱仪的工作原理，左侧是速度选择器，两极板间的电压为U，间距为d，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，直线边界右侧也有匀强磁场，磁感应强度也为B。某一粒子沿中心线离开速度选择器后，垂直直线边界进入偏转磁场，测得该粒子从入射点到出射点的距离为D。求：(1)粒子离开速度选择器的速度大小v；(2)该粒子的比荷k。15．(10分)(2023·贵州贵阳高三阶段练习)如图所示，在y>0的区域存在方向沿y轴正方向的匀强电场，在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一个质量为m、电荷量为－q(q>0)的带电粒子从y轴上y＝d的P点以一定的速度射出，速度方向沿x轴正方向。已知粒子第一次进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为θ＝45°，并从坐标原点O处第一次射出磁场。不计带电粒子的重力。求：(1)带电粒子从第一次进入磁场到第一次射出磁场的时间；(2)匀强电场的电场强度大小。[解析](1)粒子的运动轨迹如图所示，16．(14分)(2022·宁波市高三模拟)如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从原点出发，以某一初速度沿与x轴正方向的夹角为45°的方向进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小；(2)磁感应强度B的大小；(3)微粒在复合场中的运动时间。[解析](1)微粒到达A(l，l)之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲17．(14分)(2023·广西柳州模拟预测)如图，平面直角坐标系xOy第一象限内存在一个矩形有界磁场(未画出)，磁感应强度大小为B、方向垂直