课时巩固练(12) 带电粒子在复合场中的运动(专题微练)-【赢在微点·考前顶层设计】2024新高考物理大二轮专题复习（课件PPT）

考前顶层设计·物理 课时巩固练(12)　带电粒子在 复合场中的运动 基础巩固练 1.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。三个带电的微粒a、b、c电荷量的大小相等,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。下列说法正确的是(　　) A.b粒子可能带负电 B.c粒子一定带正电 C.a粒子的质量一定小于b粒子 D.a粒子的质量一定大于c粒子 解析　微粒b向右做匀速直线运动,若b带负电,则电场力竖直向下,由左手定则判断洛伦兹力竖直向下,重力竖直向下,不可能受力平衡;故b一定带正电,由平衡条件得qE+qvbB=mbg,可得qE<mbg,微粒a在纸面内做匀速圆周运动,必有qE=mag,则有ma<mb,A项错误,C项正确;微粒c向左做匀速直线运动,若c带正电,电场力竖直向上,左手定则判断洛伦兹力竖直向下,重力竖直向下,由平衡条件得qE=mcg+qvcb,可得qE>mcg,则有ma>mc;若c带负电,电场力竖直向下,左手定则判断洛伦兹力竖直向上,重力竖直向下,由平衡条件得qvcb=mcg+qE,无法比较qE与mcg的大小,故ma与mc之间的大小也无法比较,B、D两项错误。 C 课时巩固练(12)　带电粒子在复合场中的运动 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.如图所示为某污水测量装置,绝缘材料做成的水平圆管内径为D,在圆管某横截面的一条竖直直径上安装两个金属电极M、N,M装在顶部、N装在下部,M、N刚好戳穿绝缘材料,当圆管内充满污水时,M、N能与污水有良好接触。将这一装置安装在杭州某工厂排污口,并使圆管的中心轴线沿东西方向放置,污水恰能充满圆管并以稳定的速度v向东流淌。污水中含有大量可自由移动的离子。在圆管侧面加一个磁感应强度为B、方向垂直于M、N所在直径向北的匀强磁场,在M、N之间形成的电势差为UMN;撤去匀强磁场,M、N之间依然存在电势差,大小为UMN'。下列说法正确的是(　　)  A.UMN>0,UMN’<0 B.v= C.排污口所在处地磁场的水平分量Bx= D.单位时间内流出的污水体积为Q= C 课时巩固练(12)　带电粒子在复合场中的运动 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　根据题意可知该处地磁场水平方向的分量为从南到北,而所加磁场的方向垂直于M、N所在直径向北,因此根据左手定则可知,无论是地磁场还是所加磁场,污水中的正离子都向M处移动、负离子都向N处移动,故UMN>0,UMN'>0,A项错误;设地磁场在该处的水平分量为Bx,根据平衡条件可得=qv(B+Bx),解得v=,B项错误;撤去匀强磁场后,由于污水流速不变,因此根据平衡条件可得=qvBx,解得v=,结合B项分析可得Bx=,C项正确;结合B、C两项分析可得v=,管道的横截面积为S=π2,单位时间内流出的污水体积为V=Sv=,D项错误。 课时巩固练(12)　带电粒子在复合场中的运动 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.(多选)如图所示,一带电粒子以初速度v沿x轴正方向从坐标原点O射入,并经过点 M(a,a)。若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现,粒子从O到M运动的时间 为t1,到达M点的动能为Ek1。若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现,粒子 从O到M运动的时间为t2,到达M点的动能为Ek2。不计粒子的重力,下列关系式正确 的是(　　) A.t1∶t2=π∶2 B.t1∶t2=2∶π C.Ek1∶Ek2=5∶1 D.Ek1∶Ek2=4∶1 解析　根据题意,若上述过程仅由方向平行于y轴的匀强电场实现,粒子做类平抛运动,在x轴方向做匀速直线运动,由O点运动到M点所需时间为t1=,若上述过程仅由方向垂直于纸面的匀强磁场实现,粒子圆周运动的半径为r=a,粒子从O运动到M所需时间为t2=,则t1∶t2=2∶π,A项错误,B项正确;粒子在电场中运动,沿x轴有a=vt1,沿y轴有a=t1,则粒子到达M点的速度大小为vM1==v,而洛伦兹力对粒子不做功,故vM2=v,则Ek1∶Ek2=5∶1,C项正确,D项错误。 BC 课时巩固练(12)　带电粒子在复合场中的运动 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 4.回旋加速器利用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量。如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在MN板间,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,下列说法正确的是(　　) A.带电粒子每运动一周被加