考点32 带电粒子在组合场、叠加场中的运动-【金版教程】2024高考物理一轮总复习首选用卷全书word（新教材）

金版教程 高考总复习首选用卷 物理 考点32　带电粒子在组合场、叠加场中的运动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　基础小题 1．在如图所示的两平行金属板间存在匀强电场和匀强磁场，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(　　) A．一定带正电 B．速度v＝ C．若速度v>，粒子一定不能从板间射出 D．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动 答案　B 解析　无论粒子带正电还是带负电，所受静电力和洛伦兹力都在竖直方向上，且方向相反，A错误；粒子做直线运动，则一定做匀速直线运动，由平衡条件有，qvB＝qE，解得速度v＝，B正确；若速度v>，粒子不能沿虚线通过，但仍可能从板间射出，C错误；若此粒子从右端沿虚线方向进入，所受静电力和洛伦兹力方向相同，不能做直线运动，D错误。 2.如图所示，某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好沿虚线ab向上运动。下列说法中正确的是(　　) A．该微粒一定带负电 B．该微粒的动能一定减少 C．该微粒的电势能一定增加 D．该微粒的机械能不一定增加 答案　A 解析　微粒受到的重力和静电力是恒力，且该微粒沿直线运动，则可以判断出微粒受到的洛伦兹力也是恒定的，即该微粒做匀速直线运动，其动能不变，所以B错误；如果该微粒带正电，则受到竖直向下的重力、水平向右的静电力和向左下方的洛伦兹力，受力不平衡，所以不会沿直线运动，故该微粒一定带负电，沿虚线运动过程中，静电力做正功，该微粒的电势能一定减少，机械能一定增加，A正确，C、D错误。 3．(2017·全国卷Ⅰ)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a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(　　) A．ma>mb>mc B．mb>ma>mc C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma 答案　B 解析　设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与静电力平衡，即 mag＝qE① b在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则 mbg＝qE＋qvbB② c在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则 mcg＋qvcB＝qE③ 比较①②③式得：mb>ma>mc，选项B正确。 4.(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是(　　) A．质谱仪是分析同位素的重要工具 B．速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 答案　ABC 解析　质谱仪是分析同位素的重要工具，A正确；在速度选择器中，带电粒子所受静电力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知B正确；在速度选择器中，由qE＝qvB可得v＝，C正确；粒子在平板S下方的匀强磁场中做匀速圆周运动，由qvB0＝得r＝，则粒子的比荷＝，可知粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，轨道半径r越小，粒子的比荷越大，D错误。 5．(多选)如图所示，两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中，轨道两端在同一高度上，两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放，在运动中都能通过各自轨道的最低点M、N，则(　　) A．两小球每次到达轨道最低点时的速度都有vN>vM B．两小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力都有FN>FM C．小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同 D．小球b能到达轨道的最右端，小球a不能到达轨道的最右端 答案　AD 解析　小球a滑到M点的过程中重力做正功，静电力做负功，小球b滑到N点的过程中只有重力做正功，由动能定理，有mgR－qER＝mv－0，mgR＝mv－0，所以vN>vM，故A正确。设小球a、b在最低点受到的支持力大小分别为FM′、FN′，小球a经过M点时，FM′－mg＝m，且FM＝FM′，得FM＝mg＋m＝3mg－2Eq；当小球b向右运动通过N点时，FN′－mg－qvNB＝m，且FN＝FN′，得FN＝mg＋m＋qvNB＝3mg＋Bq，FN>FM；当小球b在磁场中向左运动通过N点时