PAGE13高二(上)物理《選擇性必修二》同步練習(xí)帶電粒子運(yùn)動(dòng)綜合一、單選題1．如圖所示為一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在O點(diǎn)處有一放射源，沿半徑方向射出速率為v的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，帶電粒子2從B點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，不考慮帶電粒子的重力，則A．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為1∶B．帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為∶1C．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比為2∶3D．帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比為1∶32．如圖所示，三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子（重力不計(jì)），沿同一方向從圖中長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)相對(duì)入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們的速度之比為A．1∶2∶3 B． C． D．3．如圖所示，有三個(gè)離子沿圖中虛線軌跡運(yùn)動(dòng)，最終分別打在擋板上的、和處，由此可判定A．三個(gè)離子的速率大小關(guān)系為B．三個(gè)離子的速率大小關(guān)系為C．三個(gè)離子的比荷大小關(guān)系為D．三個(gè)離子的比荷大小關(guān)系為二、多選題4．如圖，在中有一垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子a、b、c以不同的速率從O點(diǎn)沿垂直于的方向射入磁場(chǎng)，圖中實(shí)線是它們的軌跡。已知O是的中點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，下列說(shuō)法中正確的是A．粒子a帶正電，粒子b、c帶負(fù)電 B．粒子c在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)C．粒子a在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期最小 D．射入磁場(chǎng)時(shí)粒子a的速率最小5．回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示。設(shè)D形盒半徑為R，若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f。則下列說(shuō)法正確的是A．質(zhì)子被加速后的最大速度為B．只增大狹縫間的加速電壓，可增大帶電粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間C．質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小無(wú)關(guān)D．用同一回旋加速器可以同時(shí)加速質(zhì)子（）和氚核（）6．為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水（含有離子）排放情況，在排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為，左、右兩端開(kāi)口，在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)該裝置時(shí)，用電壓表測(cè)得兩個(gè)電極間的電壓。下列說(shuō)法中正確的是A．金屬板M電勢(shì)一定高于金屬板N的電勢(shì)B．污水中離子濃度的高低對(duì)電壓表的示數(shù)有影響C．污水的流量（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積）D．若污水的流量增大，電壓表的示數(shù)將變大7．如圖所示，載流子為電子的霍爾元件樣品置于磁場(chǎng)中，表面與磁場(chǎng)方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個(gè)接線端。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2閉合后，三個(gè)電表都有明顯示數(shù)，則A．通過(guò)霍爾元件的磁場(chǎng)方向向下 B．接線端2的電勢(shì)低于接線端4的電勢(shì)C．同時(shí)將電源E1、E2反向，電壓表的示數(shù)將不變D．若減小R1、增大R2，則電壓表示數(shù)一定增大8．如圖，在水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一豎直足夠長(zhǎng)固定絕緣桿，小球P套在桿上，己知P的質(zhì)量為m、電荷量為，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。小球由靜止開(kāi)始下滑直到穩(wěn)定的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是A．小球的加速度一直減小B．小球的機(jī)械能和電勢(shì)能的總和逐漸減少C．下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是D．下滑加速度為最大加速度一半時(shí)的速度可能是三、計(jì)算題9．如圖所示，在一個(gè)半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電荷的粒子從磁場(chǎng)的邊緣A點(diǎn)沿AO方向射入磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)邊緣的另一點(diǎn)D離開(kāi)磁場(chǎng)。已知A、D兩點(diǎn)間的距離為R，不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r；（2）粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v；（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。OO10．如圖所示，平面直角坐標(biāo)系xOy的第I象限中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第IV象限以O(shè)N為直徑的半圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R.一質(zhì)量為m、電荷量為q（>0）的帶正電粒子，從y軸正半軸上（0，R）的M點(diǎn)，以速度v0沿x軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)x軸上x=R處的P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，最后從磁場(chǎng)邊界最低點(diǎn)以垂直于y軸的方向射出磁場(chǎng).不計(jì)粒子重力，求:（1）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。11．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為、電荷量的帶電粒子，從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓加速后，沿著水平方向進(jìn)入右側(cè)的速度選擇器。金屬板的上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，兩板間電壓，兩板間距，板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該粒子通過(guò)速度選擇器后，從y軸上的P點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入直角坐標(biāo)系的第一象限，在第一象限有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限（含邊界）有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，O、P之間的距離為，粒子恰好不從y軸射出磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子進(jìn)入速度選擇器時(shí)速度v的大小；（2）速度選擇器內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大?。唬?）直角坐標(biāo)系中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大??；（4）粒子從P點(diǎn)射出后第四次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)的位置坐標(biāo)。1．【答案】C【解析】【詳解】AB．設(shè)圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑為，根據(jù)幾何關(guān)系可知帶電粒子1做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為帶電粒子2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為根據(jù)牛頓第二定律可得則帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的比荷的比為，故AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)可知帶電粒子1的周期與帶電粒子2的周期的比為，由圖可知，粒子1轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，則粒子1的運(yùn)動(dòng)時(shí)間粒子2轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，則粒子1的運(yùn)動(dòng)時(shí)間則帶電粒子1與帶電粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比為，故D錯(cuò)誤C正確。故選C。2．【答案】D【解析】【詳解】長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d，偏角分別為90°、60°、30°的r1、r2、r3，由幾何關(guān)系得解得解得根據(jù)牛頓第二定律，洛倫茲力提供向心力得故它們的速度之比為軌跡半徑之比，即，D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。3．【答案】D【解析】【詳解】AB．在平行板間，電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡qE=qvB由此可知，三個(gè)粒子速度大小相等，故AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)洛倫茲力提供向心力由圖可以發(fā)現(xiàn)軌跡半徑越大，比荷越小，故有故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．【答案】AB【解析】【詳解】A．根據(jù)左手定則可知粒子a帶正電，粒子b、c帶負(fù)電，故A正確；BC．粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力解得粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期三種粒子的質(zhì)量和電荷量相同，又射入同一磁場(chǎng)，所以a、b、c在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期相同；而粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由于m、q、B都相同，粒子c轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角θ最大，則粒子c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，故B正確，C錯(cuò)誤；D、粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由洛倫茲力提供向心力解得由圖知，射入磁場(chǎng)時(shí)粒子c的半徑最小，所以射入磁場(chǎng)時(shí)粒子c的速率最小，故D錯(cuò)誤。故選AB。5．【答案】AC【解析】【詳解】AC．根據(jù)可知質(zhì)子被加速后的最大速度為質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小無(wú)關(guān)，故AC正確；B．粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)的周期只增大狹縫間的加速電壓，帶電粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不變，故B錯(cuò)誤；D．由質(zhì)子（）和氚核（）的比荷不同，所以在D形盒中運(yùn)動(dòng)周期不同，所以不能用同一回旋加速器可以同時(shí)加速質(zhì)子（）和氚核（），故D錯(cuò)誤。故選AC。6．【答案】AD【解析】【詳解】A．根據(jù)左手定則，知負(fù)離子所受的洛倫茲力方向向下，則向下偏轉(zhuǎn)，N板帶負(fù)電，M板帶正電，則M板的電勢(shì)比N板電勢(shì)高，故A正確；B．最終離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下平衡，有解得U=Bvc與離子濃度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．污水的流速則流量為故C錯(cuò)誤；D．由可得若污水的流量增大，電壓表的示數(shù)將變大，故D正確。故選AD。7．【答案】ABC【解析】【詳解】A．由安培定則可判斷出左側(cè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向上，經(jīng)鐵芯后在霍爾元件處的磁場(chǎng)方向向下，A正確；B．通過(guò)霍爾元件的磁場(chǎng)方向向下，由左手定則可知，霍爾元件中載流子受到的磁場(chǎng)力向右，載流子偏向接線端2，載流子為電子，則接線端2的電勢(shì)低于接線端4的電勢(shì)，B正確；C．僅將電源E1、E2反向接入電路，磁場(chǎng)反向，電流反向，霍爾元件中載流子受到的磁場(chǎng)力不變，電壓表的示數(shù)不變，C正確；D．若減小R1，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，通過(guò)霍爾元件的磁場(chǎng)增強(qiáng)，增大R2，流過(guò)霍爾元件的電流減弱，霍爾元件產(chǎn)生的電壓可能減小，電壓表示數(shù)可能減小，D錯(cuò)誤。故選ABC。8．【答案】BCD【解析】【詳解】A．當(dāng)小球剛開(kāi)始下滑速度較小時(shí)，所受電場(chǎng)力向左，重力向下，洛倫茲力向右，滑動(dòng)摩擦力向上，一開(kāi)始洛倫茲力小于電場(chǎng)力，故彈力向右，水平方向由平衡條件可得豎直方向上有又隨著速度逐漸增大，洛倫茲力增大，彈力減小，摩擦力減小，加速度增大，A錯(cuò)誤；B．由能量守恒可知機(jī)械能和電勢(shì)能的減小量等于系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量，所以機(jī)械能和電勢(shì)能總和逐漸減少，B正確；CD．當(dāng)洛倫茲力等于電場(chǎng)力時(shí)加速度最大為g，當(dāng)加速度為，洛倫茲力較小時(shí)有f=qvB可求得當(dāng)洛倫茲力較大時(shí)有可求得CD正確。故選BCD。9．【答案】（1）R；（2）；（3）【解析】【詳解】(1)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，畫出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示由圖可知軌跡的半徑，圓心為,根據(jù)幾何關(guān)系可得(2)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，即結(jié)合(1)中結(jié)果，得(3)根據(jù)幾何關(guān)系，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角=60°設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則有聯(lián)立解得粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間10．【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】（1）由題