专题强化训练(十)　带电粒子在叠加场中的运动-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微练word（老高考）

专题强化训练(十)　带电粒子在叠加场中的运动 A组·基础巩固题 1.(多选)如图所示,在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场的方向垂直纸面向里,匀强电场的方向竖直向下,有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域,则 (　　) A.若电子以速率v从右向左飞入,电子也沿直线运动 B.若电子以速率v从右向左飞入,电子将向上偏转 C.若电子以速率v从右向左飞入,电子将向下偏转 D.若电子以速率v从左向右飞入,电子也沿直线运动 解析　正离子从左边进入,受到向下的电场力和向上的洛伦兹力作用,因恰能沿直线从右边水平飞出,可知电场力和洛伦兹力平衡,有qE=qvB,得v=,若粒子带负电,也从左边以速率v射入,电场力和洛伦兹力的方向仍相反,还是有v=,所以带电粒子只要以速率v从左边水平进入,粒子就会沿水平方向射出,与电性和电荷量无关,D项正确;电子从右侧进入,受到的电场力方向向上,由左手定则可知,洛伦兹力方向也向上,所以电子将向上偏转,A、C两项错误,B项正确。 答案　BD 2.如图所示是电磁流量计的示意图,圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场,当管中的导电液体流过磁场区域时,测出管壁上MN两点的电动势E,就可以知道管中液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积)。已知管的直径为d,磁感应强度为B,则关于Q的表达式正确的是 (　　) A.Q= B.Q= C.Q= D.Q= 解析　M、N两点间的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的,到一定程度后,上下两侧堆积的电荷不再增多,M、N两点间的电势差达到稳定值E,此时,洛伦兹力和电场力平衡:qvB=qE场强,E场强=,v=,圆管的横截面积S=πd2故流量Q=Sv=,故B项正确。 答案　B 3. 甲 乙 随着电子技术的发展,霍尔传感器被广泛应用在汽车的各个系统中,其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时,情景简化如图甲所示,被测量转子的轮齿(具有磁性)每次经过霍尔元件时,都会使霍尔电压发生变化,传感器的内置电路会将霍尔元件电压调整放大,输出一个脉冲信号,霍尔元件的原理如图乙所示,下列说法正确的是 (　　) A.霍尔电压是由于元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的 B.若霍尔元件的前端电势比后端低,则元件中的载流子为负电荷 C.在其他条件不变的情况下,霍尔元件的厚度c越大,产生的霍尔电压越高 D.若转速表显示1 800 r/min,转子上齿数为150个,则霍尔传感器每分钟输出12个脉冲信号 解析　元件内载流子受到洛伦兹力和电场力的作用,故A项错误;根据左手定则,负电荷向前端偏转,前端带负电,后端带正电,所以前端的电势低,符合要求,则元件中的载流子为负电荷,故B项正确;当电场力和洛伦兹力平衡,有q=qvB,I=nqvS=nqvbc,解得U=Bvb=B,故当c增大时,U减小,故C项错误;转速n=1 800 r/min, 则霍尔传感器每分钟输出的脉冲信号个数为150×1 800个= 270 000 (个),故D项错误。 答案　B 4.(2022·全国甲卷)空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向里,电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是 (　　) 解析　在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向,故在坐标原点O静止的带正电粒子在电场力作用下会向y轴正方向运动。磁场方向垂直于纸面向里,根据左手定则,可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛伦兹力,故带电粒子向x轴负方向偏转,A、C两项错误;运动的过程中电场力对带电粒子做功,粒子速度大小发生变化,粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直。由于匀强电场方向是沿y轴正方向,故x轴为匀强电场的等势面,从开始到带电粒子偏转再次运动到x轴时,电场力做功为0,洛伦兹力不做功,故带电粒子再次回到x轴时的速度为0,随后受电场力作用再次进入第二象限重复向左偏转,故B项正确,D项错误。 答案　B B组·素养提升题 5.某种新型电子产品部分装置结构图如图所示,在xOy平面的第一、四象限,有水平向右的匀强电场,在第二、三象限中存在磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场和场强大小与第一象限的场强大小相等,方向竖直向上的匀强电场。第一象限中P点的坐标是,在P点拴一根绝缘细线,长为R,细线另一端系一个质量为m,带电荷量为q的小球,现将细线拉至与水平方向成45°角由静止释放。小球摆至O点位置时,细线恰好脱开,小球跨过y轴,恰好做匀速圆周运动。求: (1)电场强度的大小; (2)小球到达O点时的速度大小; (3)小球在y轴左侧做匀速圆周运动的旋转半径。 解析　(1)小球进入y轴左侧恰好做圆周