专题09 带电粒子在电磁场中的运动（分层练）-【高频考点解密】2024年高考物理二轮复习高频考点追踪与预测（新高考专用）

专题09 带电粒子在电磁场中的运动 A·常考题不丢分 命题点01 回旋加速器、质谱仪及霍尔元件等洛伦兹力的应用实例 命题点02 带电粒子在匀强磁场中的应用 命题点03 带电粒子在叠加场中的应用 命题点04 带电粒子在组合场中的运动 命题点05 利用数学圆巧解磁场中的临界问题 B·拓展培优拿高分 C·挑战真题争满分 【命题点01 回旋加速器、质谱仪及霍尔元件等洛伦兹力的应用实例】 【针对练习1】（2023·云南昆明·云南师大附中校考模拟预测）如图所示，两块平行板带有异种电荷，两板中间有垂直纸面向里的匀强磁场，不计重力的两离子从两板的左侧沿中线做匀速直线运动，经小孔垂直进入另一匀强磁场（方向也垂直纸面向里），运行的半圆轨迹如图中虚线所示，最终两离子打到了隔板上被吸收。下列说法正确的是（    ） A．板带负电，板带正电 B．离子带正电，离子带负电 C．在右侧磁场中，离子的运行时间大于离子的运行时间 D．洛伦兹力对离子做正功 【针对练习2】（2023·北京海淀·统考二模）如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（　　） A．若载流子为负电荷，则上表面电势高于下表面电势 B．仅增大电流I，电势差U可以保持不变 C．半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为 D．半导体内载流子定向移动的速率为 【针对练习3】（2023·北京西城·统考三模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（　　）    A．增大匀强电场间的加速电压 B．增大磁场的磁感应强度 C．减小狭缝间的距离 D．增大D形金属盒的半径 【命题点02 带电粒子在匀强磁场中的应用】 【针对练习4】（2023·黑龙江·校联考模拟预测）如图所示，在无限长直边界CD的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，无限大挡板EF平行于CD放置，与CD相距为d，带电粒子达到挡板时能够被挡板吸收，在A处有一粒子源能够在纸面内持续发射速度大小相等的电子。当电子在纸面内沿AO方向垂直匀强磁场边界射入时，恰好未被EF吸收。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力及电子间的相互作用。若磁感应强度大小变为原来的一半，电子速度方向缓慢从AO沿顺时针旋转到AD时，在挡板上能够吸收到电子的长度为（　　）    A． B． C． D． 【针对练习5】（多选）（2024·陕西商洛·校联考一模）如图所示，三个半径均为R的圆形磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ两两相切，圆心分别为、、，区域Ⅰ、Ⅲ内存在垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度均为，一带电粒子以速度沿连线方向从区域Ⅰ的边界进入磁场，通过三个区域后沿方向从区域Ⅲ边界射出，已知粒子电量为e，质量为m，粒子从进入磁场到出磁场过程，始终在磁场内运动，粒子重力不计，则以下说法正确的是（    ） A．区域Ⅱ磁场方向垂直纸面向里 B．区域Ⅱ磁感应强度大小为 C．粒子在区域Ⅱ中速度方向改变了60°角 D．粒子从进入磁场到离开磁场所用时间为 【针对练习6】（多选）（2023·陕西·校联考一模）如图，圆形区域匀强磁场垂直于纸面，初速度v大小不同的同种带电粒子，先后向着圆心射入磁场，经磁场偏转后射出磁场。忽略带电粒子的重力，下面说法正确的是（　　） A．粒子运动周期跟速度v成正比 B．粒子受到的向心力与速度v成正比 C．在磁场中转过的圆心角越大，运动时间越长 D．因为洛伦兹力不做功，所以粒子在磁场中受到的洛伦兹力冲量等于零 【命题点03 带电粒子在叠加场中的应用】 【针对练习7】（2023·河南郑州·统考模拟预测）如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E，方向水平向右；磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。在正交的电磁场空间中有一竖直放置的光滑绝缘大圆环。一质量为m，带电荷量为+q的小圆环，从大圆环的最高点由静止释放。已知大圆环半径为R，重力加速度为g。关于小圆环接下来的运动，下列说法正确的是（　　）    A．小圆环从最高点运动到最低点的过程中机械能守恒 B．小圆环恰好能沿大圆环做完整的圆周运动 C．小圆环运动到大圆环右侧与圆心等高位置时的速度为 D．小圆环运动到大圆环最低点位置时的速度为 【针对练习8】（多选）（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）如图所示，一根固定的绝缘竖直长杆位于范围足够大且相互正交的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度大小、方