选择题13 《复合场中的带电粒子》-解码高考2021物理一轮复习题型突破

选择题13《复合场中的带电粒子》 【命题导航】 命题点一　复合场中的动力学问题 命题点二　复合场速度选择器、电磁流量计 命题点三　复合场磁流体发电机、霍尔效应 命题点四　复合场质谱仪、回旋加速器 命题点五　复合场分阶段运动、复杂曲线运动 【高考解码】 命题点一　复合场中的动力学问题 1．（单选）如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒、、电荷量相等，质量分别为、、，已知在该区域内，在纸面内做匀速圆周运动，在纸面内向右做匀速直线运动，在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】设三个微粒的电荷量均为，在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平衡，则；在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则；在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则；比较可得：，选项B正确。 2．（多选）1957年，科学家首先提出了两类超导体的概念，一类称为Ⅰ型超导体，主要是金属超导体，另一类称为Ⅱ型超导体（载流子为电子），主要是合金和陶瓷超导体。Ⅰ型超导体对磁场有屏蔽作用，即磁场无法进入超导体内部，而Ⅱ型超导体则不同，它允许磁场通过。现将一块长方体Ⅱ型超导体通入稳恒电流后放入匀强磁场中，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．超导体的内部产生了热能 B．超导体所受安培力等于其内部所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力 C．超导体表面上、两点的电势关系为 D．超导体中电流越大，、两点间的电势差越小 【答案】BC 【解析】超导体电阻为零，超导体不会在内部产生热能，故A错误；超导体所受安培力是洛伦兹力的宏观表现，安培力等于其内部所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力，故B正确；载流子为电子，超导体表面上带负电，所以，故C正确；根据电流的微观表达式，当超导体稳定时，洛伦兹力和电场力平衡，即，解得：，所以电流越大，、两点间的电势差越大，故D错误。 3．（多选）（2020·浙江名校联考）质量为、电荷量为的微粒以速度与水平方向成角从点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到，下列说法中正确的是（　　） A．该微粒一定带负电荷 B．微粒从到的运动可能是匀变速运动 C．该磁场的磁感应强度大小为 D．该电场的场强为 【答案】AC 【解析】若微粒带正电荷，它受竖直向下的重力、水平向左的电场力和垂直斜向右下方的洛伦兹力，知微粒不能做直线运动，据此可知微粒应带负电荷，它受竖直向下的重力、水平向右的电场力和垂直斜向左上方的洛伦兹力，又知微粒恰好沿着直线运动到，可知微粒应该做匀速直线运动，故选项A正确，B错误；由平衡条件得：，，得磁场的磁感应强度，电场的场强，故选项C正确，D错误。 4．（多选）（2020·赣州模拟）如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆，小球套在杆上，已知的质量为、电荷量为，电场强度为，磁感应强度为，与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为。小球由静止开始下滑直到稳定的过程中（　　） A．小球的加速度一直减小 B．小球的机械能和电势能的总和保持不变 C．下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 D．下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是 【答案】CD 【解析】开始时对小球受力分析如图所示： 则，随着的增加，小球加速度先增大，当时达到最大值，，继续运动，，随着的增大，逐渐减小，所以A错误；因为有摩擦力做功，机械能与电势能总和在减小，B错误；若在前半段达到最大加速度的一半，则，得；若在后半段达到最大加速度的一半，则，得，故C、D正确。 5．（多选）足够大的空间内存在着竖直向上的匀强磁场和匀强电场，有一带正电的小球在电场力和重力作用下处于静止状态.现将磁场方向顺时针旋转，同时给小球一个垂直磁场方向斜向下的速度（如图所示），则关于小球的运动，下列说法正确的是（　　） A．小球做类平抛运动 B．小球在纸面内做匀速圆周运动 C．小球运动到最低点时电势能增加 D．整个运动过程中机械能不守恒 【答案】CD 【解析】小球在复合电磁场中处于静止状态，只受两个力作用，即重力和电场力且两者平衡，当把磁场顺时针方向旋转，且给小球一个垂直磁场方向的速度，则小球受到的合力就是洛伦兹力，且与速度方向垂直，所以小球在垂直于纸面的倾斜平面内做匀速圆周运动，选项A、B错误；小球从开始到最低点过程中克服电场力做功，电势能增加，选项C正确；整个运动过程中机械能不守恒，选项D正确。 命题点二　复合场速度选择器、电磁流量计 1．（单选）在如图所示的平行板器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直。一带电粒子（重力不计）从左端以速度沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（　　） A．