第一部分 专题三 第3讲 带电粒子在复合场中的运动-【创新教程】2024高考物理总复习大二轮专题增分方案课时作业word（新教材）

(建议用时：40分钟) [A组　基础达标练] 1．(2022·全国甲卷，18)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：B　[AC.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．AC错误；BD.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正确，D错误．故选B.] 2．(2023·北京东城区期末)有一种磁强计，可用于测定磁场的磁感应强度，其原理如图所示．将一段横截面为长方形的N型半导体(主要靠自由电子导电)放在匀强磁场中，两电极P、Q分别与半导体的前后两侧接触．已知磁场方向沿y轴正方向，N型半导体横截面的长为a，宽为b，单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流时，两电极P、Q间的电势差为U.下列说法正确的是(　　) A．P为正极，Q为负极 B．磁感应强度的大小为 C．磁感应强度的大小为 D．其他条件不变时，n越大，电势差U越大 解析：C　[根据左手定则，结合自由电子定向移动的方向与电流方向相反可知，自由电子受到的洛伦兹力方向指向P，自由电子偏向P，则P为负极，Q为正极，故A错误；设自由电子定向移动的速率为v，则Δt时间内移动的距离为vΔt，则对应的半导体体积为abvΔt，通过某一截面的电荷量为neabvΔt，则I＝＝neabv，两电极P、Q间的电势差为U时，对于自由电子，根据平衡条件＝evB，联立解得B＝，故B错误，C正确；所以U＝，则其他条件不变时，n越大，电势差U越小，故D错误．] 3．(2023·昆明质检)(多选)某型号的回旋加速器的工作原理图如图所示．回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒置于真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒盒面垂直．两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为t，已知磁场的磁感应强度大小为B，质子质量为m、电荷量为＋q，加速器接一高频交流电源，其电压为U，可以使质子每次经过狭缝都能被加速，不考虑相对论效应和重力作用，则下列说法正确的是(　　) A．质子第一次经过狭缝被加速后，进入D形盒运动轨迹的半径r＝ B．D形盒半径R＝ C．质子能够获得的最大动能为 D．加速质子时的交流电源频率与加速α粒子的交流电源频率之比为1∶1 解析：AB　[设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v1，由动能定理得qU＝mv，① 由牛顿第二定律有qv1B＝m，② 联立①②式解得r1＝ ，故A正确；设质子从静止开始加速到出口处运动了n圈，质子在出口处的速度为v，则2nqU＝mv2，③ qvB＝m，④ 质子做圆周运动的周期T＝，⑤ 质子运动的总时间t＝nT，⑥ 联立③④⑤⑥式解得R＝ ，故B正确；根据qvB＝m，解得v＝，质子射出加速器时的动能Ek＝mv2＝＝，故C错误；根据圆周运动的周期T＝，由于质子与α粒子的电荷量之比为1∶2，而质子与α粒子的质量之比为1∶4，因此它们周期之比为1∶2，那么频率之比为2∶1，故D错误．] 4. (2023·杭州学军中学月考)(多选)如图所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置．待选粒子带正电且电荷量与其表面积成正比，待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域Ⅰ的板间电压为U，粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场和匀强磁场区域Ⅱ，其中匀强磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d，区域Ⅱ的出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上，若半径为r0、质量为m0、电荷量为q0的纳米粒子刚好能沿该直线通过，不计纳米粒子的重力，则(　　 ) A．区域Ⅱ的电场的场强大小与磁场的磁感应强度大小比值为 B．区域Ⅱ左右两极板的电势差U1＝Bd C．若密度相同的纳米粒子的半径r＞r0，则它进入区域Ⅱ时仍将沿直线通过 D．若密度相同的纳米粒子的半径r＞r0，它进入区域Ⅱ时仍沿直线通过，则区域Ⅱ的电场强度与原电场强度之比为 解析：AD　[设半径为r0的粒子加速后的速度为v，则