专题29 组合场和叠加场相关选择题组合限时练习 -2026届北京市高三物理冲刺热点集训

**基本信息** 聚焦组合场与叠加场问题，通过19道选择题构建从单一到场叠加的递进训练，强化科学思维与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量|题型特征|知识逻辑| |----|----|----|----| |电场与磁场组合场|5题|回旋加速器、质谱仪等设备应用|洛伦兹力提供向心力→周期与半径公式推导→能量变化分析| |电场与磁场叠加场|7题|速度选择器、霍尔效应等场景|电场力与洛伦兹力平衡→电势差与场强关系→实际应用（流量计）| |电场与重力场叠加|5题|带电微粒直线运动、往返运动|重力与电场力合成→运动状态分析→能量转化关系| |三场叠加|2题|绝缘管、半圆形轨道综合|多力平衡与叠加→运动状态判断→机械能守恒应用|

专题29 组合场和叠加场相关选择题组合限时练习 1、 电场与磁场组合场问题 1、回旋加速器的工作原理如图所示，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处在垂直于盒底面的匀强磁场中。现用该回旋加速器对氦核进行加速，高频交流电源的电压最大值为、频率为，匀强磁场的磁感应强度大小为。已知元电荷为，氦核的质量为。不计粒子在两D形盒之间的运动时间，不考虑相对论效应。下列说法正确的是（　　） A．氦核能够从形盒内的磁场中直接获得能量 B．仅增大电压，氦核最终获得的动能一定变大 C．若满足，可对氦核加速 D．若保持加速氦核时的各参数不变，则也能加速氚核 【答案】C 【详解】A．因洛伦兹力对电荷不做功，即氦核能够从形盒内的电场中获得能量，选项A错误； B．氦核最终出离加速器时 获得的动能 可知仅增大电压，氦核最终获得的动能不变，选项B错误； C．若对氦核加速，则电场变化的频率必须等于粒子做圆周运动的频率，即若满足 可对氦核加速，选项C正确； D．因氚核与氦核的比荷不相等，在磁场中做圆周运动的频率不等，则若保持加速氦核时的各参数不变，则不能加速氚核，选项D错误。 故选C。 2、回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（） A．电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小 B．电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长 C．磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大 D．磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长 【答案】B 【解析】A．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则由牛顿第二定律有，化简得，粒子离开加速器时的动能为，故电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越大，故A错误； B．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则有，化简可得粒子在磁场中的周期为，又由于电势差一定，粒子在电场中每次加速电场力做功相同，若忽略第一次加速的能量转化大小，则设一共加速了n次粒子恰好离开回旋加速器，则有，又由牛顿第二定律有，粒子在回旋加速器运动的时间为，由以上各式解得，由上式可知，电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长，故B正确； C．粒子离开加速器时的动能为，故磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能不变，故C错误； D．粒子在回旋加速器运动的时间为，由上式可知，磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越短，故D错误。 故选B。 3、跑道式回旋加速器的工作原理如图所示．两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的边界平行，相距为，磁感应强度大小均为，方向垂直纸面向里．、之间存在匀强加速电场，电场强度为，方向与磁场边界垂直．质量为、电荷量为的粒子从飘入电场，多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口引出时动能为．已知、的距离为，带电粒子的重力不计．则下列说法正确的是（） A．第一次加速后，粒子在Ⅱ中运动的半径比在Ⅰ中的半径大 B．粒子每次从点被加速到再次回到点所用的时间相同 C．粒子从出射口引出的动能 D．粒子出射前经过加速电场的次数 【答案】C 【解析】A．粒子在磁场中根据洛伦兹力提供向心力得，得，由题意可知，粒子在Ⅱ中运动的速度大小与在Ⅰ中运动的速度大小相等，则半径也相等，故A错误； B．粒子每次从点被加速到再次回到点所用的时间等于在两磁场中运动的时间与在电场中加速的时间之和，由可知，粒子在两磁场中运动的时间相同，但在加速电场中的时间越来越短，所以粒子每次从点被加速到再次回到点所用的时间不同，故B错误； C．设粒子从出射口射出时的速度大小为，此时粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，粒子从出射口射出时的动能，解得，故C正确； D．由于粒子被引出时的动能为，根据动能定理可得，解得，故D错误． 故选C 4、质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（） A．两种粒子的动能不相同 B．a粒子的速度大于b粒子的速度 C．a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力 D．a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间 【答案】D 【解析】A．设两粒子的电荷量为，在电场中加速，，两粒子电荷量相同，动能相同。A错误； B．离子在电场中加速有，解得，在磁场中偏转有，解得，a、b两种粒子分别打到照相底片D上做圆周运动的M和N处，a做圆周运动的半径大于b做圆周运动的半径。两粒子质量关系，由，可知，B错误； C．a粒子的速度小于b粒子的速度，两粒子电荷量相同，a粒子受到的洛伦兹力小于b粒子受到的洛伦兹力。C错误； D．a粒子的运动时间，b粒子的运动时间，又，，D正确。 故选D。 5、CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，图中的CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为P点。则（） A．M接加速电压的正极 B．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 C．仅减小M、N之间的加速电压，可使P点左移 D．仅增大偏转磁场磁感应强度的大小，可使P点右移 【答案】C 【解析】A．根据题意可知，电子在MN之间加速，受到向右的电场力，所以MN之间的电场线水平向左，则M接加速电压的负极，故A错误； B．由电子运动轨迹粒子，电子进入磁场时受到向下的洛伦兹力作用，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故B错误； CD．电子在加速电场中加速，由动能定理得，电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得电子在磁场中做圆周运动的轨道半径，如减小M、N之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径r减小，电子出磁场时的速度偏角变大，P点左移；增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角增大，P点左移，故C正确，D错误。 故选C。 2、 电场与磁场叠加场问题 6、如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为+q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（） A．电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转 B．电荷量为+2q的粒子以速度v从S点进入后将做类平抛运动 C．电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小 D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大 【答案】C 【解析】A．电荷量为＋q的粒子以速度v进入后受力平衡，即有，由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，即电场强度的方向竖直向下，且有，当电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后，由左手定则可知，粒子所受的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，且有，则粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故A错误； B．电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后，电场力向下为，洛伦兹力向上为，由于，所以粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故B错误； C．电荷量为＋q的粒子以大于v的速度从S点进入后，电场力向下为，洛伦兹力向上为，由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向上，粒子的运动轨迹将向上弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故C正确； D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后，电场力向上为，洛伦兹力向下为，由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向下，粒子的运动轨迹将向下弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故D错误。 故选C。 7、如图所示，a、b、c、d四种正离子（不计重力）垂直地射入匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域里，a、b分别向上、下极板偏转，c、d沿直线通过该区域后进入另一匀强磁场，分别沿不同半径做圆周运动，则（） A．平行板电容器的上极板电势低 B．c、d两离子的比荷不同 C．c、d两离子的电荷量一定不同 D．a、b两离子的电荷量一定不同 【答案】B 【解析】A．c、d沿直线通过匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域，有，由左手定则，洛伦兹力竖直向上，所以电场力竖直向下。由c、d为正离子，所以场强方向竖直向下，则上极板比下极板电势高，A错误； BC．c、d进入匀强磁场后，由洛伦兹力提供向心力，解得，由c、d做圆周运动的半径不同，所以c、d两离子的比荷不同，又不知质量，所以无法判断电荷量大小，B正确，C错误； D．a、b分别向上、下极板偏转，说明洛伦兹力和电场力不相等，无法判断电荷量大小，D错误。 故选B。 8、为了测量化工厂的污水排放量，技术人员在排污管末端安装了流量计（流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积）。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，含有大量的正、负离子的污水充满管道，从左向右匀速流动，测得M、N间电压为U。由于污水流过管道时受到阻力f的作用，左、右两侧管口需要维持一定的压强差。已知沿流速方向长度为L、流速为v的污水，受到的阻力（k为比例系数）。下列说法正确的是（） A．污水的流量 B．金属板的电势低于金属板的电势 C．电压与污水中的离子浓度有关 D．左、右两侧管口的压强差为 【答案】D 【解析】A．污水流速为v，则当M、N间电压为U时，有，解得，流量为，解得，故A错误； B．由左手定则可知，正离子受洛伦兹力向上，负离子受洛伦兹力向下，使M板带正电，N板带负电，则金属板M的电势高于金属板N的电势，故B错误； C．金属板M、N间电压为U，由，得，电压U与污水粒子的浓度无关，故C错误； D．设左右两侧管口压强差为，污水匀速流动，，将代入得，故D正确。 故选D。 9、如图所示，将长度为a、宽度为b、厚度为c的金属导体板放在垂直于ab表面的匀强磁场中，当导体中通有从侧面1流向3的电流I时，在导体的上下表面2和4之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度。已知该金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e。则该磁场的磁感应强度B的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】当在导体的上下表面2和4之间产生恒定的电势差U时，自由电子此时受到的电场力与洛伦兹力平衡，即 可得 结合电流的微观表达式 联立可得 故选A。 10、石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品的载流子（自由导电粒子）浓度，为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。 图甲为测量原理图，长为、宽为的石墨烯材料垂直于磁场放置，P、Q、M、N为电极。电极P、Q间通以恒定电流，电极M、N间产生大小为的霍尔电压。改变磁场的磁感应强度，测量霍尔电压，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。下列说法正确的是（　　） A．石墨烯与半导体的导电能力相当 B．电极的电势比电极的电势高 C．图乙中图线的斜率 D．该样品的载流子浓度约为个 【答案】D 【详解】A．已知石墨烯导电能力远超银和铜等传统材料，而半导体导电能力介于导体和绝缘体之间，石墨烯导电能力远强于半导体，故A错误； B．左手定则可知电子向电极M端偏转，电极的电势比电极的电势低，故B错误； C．题意知样品每平方米载流子（电子）数为n，则时间t内通过样品的电荷量 根据电流的定义式得 电流稳定时有 整理得 可知 联立解得 故C错误； D．图像可知斜率 其中 联立数据个 故D正确。 故选D。 11、电磁血流量计的原理是基于法拉第电磁感应定律，可用于心血管手术的精密监控，其原理如图所示。空间存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。当血液从内径为的水平血管左侧流入、右侧流出时，因为血液中含有大量的正、负离子，血管上下两侧间将形成电势差。当血液的流量（单位时间内流过血管横截面的血液体积）一定时，下列说法正确的是（    ） A．血管上侧电势低，血管下侧电势高 B．若血管内径变大，则血液流速变大 C．若血管内径变大，则变小 D．的大小与血液流速无关 【答案】C 【详解】A．根据左手定则可知，正离子所受洛伦兹力向上，负离子所受洛伦兹力向下，所以，血管上侧聚集正离子，电势高，下侧聚集负离子，电势低，故A错误； B．血液的流量为 若血管内径变大，则S变大，因Q一定，则v变小，故B错误； C．稳定时，粒子所受洛伦兹力等于所受的电场力，即 得 又， 联立得 所以，若d变大，则变小，故C正确； D．在流量Q一定的条件下，根据可知若v变化，则d就变化，根据可知， 必定变化，所以与v有关，故D错误。 故选C。 12、如图所示，一定厚度和宽度的半导体板放在匀强磁场中，当半导体板通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，在上侧面A和下侧面之间会产生一定的电势差UH将这种半导体板制成磁敏元件，可用来探测某空间的磁场。下列说法正确的是（　　） A．若半导体板内载流子为电子，则上侧面A的电势比下侧面的电势高 B．探测空间磁场时，UH与被测磁场的磁感应强度呈线性关系 C．探测空间磁场时，磁敏元件的摆放方向对UH的数值无影响 D．在图示情况下，半导体板单位体积中载流子数目越大UH越大 【答案】B 【详解】A．根据左手定则可知，电子受到洛伦兹力向上偏转，故上侧面A的电势比下侧面的电势低，A错误； BD．设半导体板的厚度为d，高度为h，根据电流的微观表达式 当电势差稳定时洛伦兹力与电场力平衡，则有 联立解得 可知电势差与B成正比，与d成反比，半导体板单位体积中载流子数目越大UH越小，B正确，D错误； C．探测空间磁场时，磁敏元件的摆放要求磁场方向与板的厚度平行，即磁敏元件的摆放方向对UH的数值有影响，C错误。 故选B。 3、 电场与重力场叠加问题 13、如图所示，地面附近空间有水平向右的匀强电场，一带电微粒以初速度v0从M点进入电场，沿直线运动到N点，不考虑地磁场的影响。下列说法正确的是（） A．该微粒带正电 B．该微粒做匀速直线运动 C．只增大初速度，微粒仍沿直线MN运动 D．从M至N过程中，该微粒电势能减小，动能增加 【答案】C 【解析】ABD．由于带电微粒从M到N做直线运动，根据受力分析可知，带电微粒受到的电场力水平向左，与电场方向相反，该微粒带负电；带电微粒受到的合力方向与初速度方向相反，可知合力对微粒做负功，微粒动能减小，电场力对微粒做负功，微粒电势能增加，故ABD错误； C．只增大初速度，带电微粒受力不变，则带电微粒受到的合力方向仍与初速度方向相反，微粒仍沿直线MN运动，故C正确。 故选C。 14、水平放置的两平行金属板间，有一个带正电的小球，从某点无初速度自由下落。经过t时间，在两板间施加竖直向上的匀强电场。再经过t时间，小球又回到出发点。已知小球质量为m，重力加速度为g。小球未与下极板发生碰撞。不计空气阻力。从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中（） A．小球所受电场力与重力的大小之比为3：1 B．小球加速运动时间与减速运动时间之比为3：1 C．小球的动量变化量大小为4mgt，方向竖直向上 D．小球电势能的减少量与动能的增加量之比为4：3 【答案】D 【解析】A．以竖直向下为正，假设施加电场后小球加速度大小为a，则，解得，所以，解得，小球所受电场力与重力的大小之比为4：1，故A错误； B．小球下落时间t时的速度大小为，小球回到出发点时的速度大小为， 从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中减速运动时间，加速运动时间， 小球加速运动时间与减速运动时间之比为2：1，故B错误； C．以竖直向下为正，则，小球的动量变化量大小为3mgt，方向竖直向上。故C错误； D．从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中电场力做功为，合外力做功为，所以小球电势能的减少量与动能的增加量之比为，故D正确。 故选D。 15、在真空中有一竖直向上的匀强电场E1，一个带电液滴在电场中O点处于静止状态。现将E1突然增大到E2，方向不变，作用一段时间。再突然使E2反向，保持E2大小不变，再经过一段同样长的时间，液滴恰好返回到O点。在这两段相同的时间里（） A．电场力做功相同 B．动能的变化量相等 C．重力做功相同 D．合力冲量的大小相等 【答案】A 【解析】 A．O到A点，电场力做正功，A到B到O点电场力也做正功，电场力大小相等，位移也相等，所以电场力做功相同，故A正确； B．上升过程中，根据动能定理有，下降过程中，根据动能定理有，合力做的功不相等，所以动能的变化量不相等，故B错误； C．上升阶段重力做负功，下降阶段重力做正功，重力做功不相同，故C错误； D．场强增大到E2后，从O到A点，根据动量定理有，到A点后电场反向，匀减速上升到B点，从A到B到O点的过程中，根据动量定理有，合力的冲量大小不相等，故D错误。 故选A。 16、如图所示，在范围足够大的水平向右的匀强电场中，将一个带电小球以一定的初速度v从M点竖直向上抛出，在小球从M点运动至与抛出点等高的位置N点（图中未画出）的过程中，下列说法正确的是（） A．小球运动到最高点时速度和加速度都沿水平方向 B．小球上升过程和下降过程的水平方向位移之比为 C．小球上升过程和下降过程的机械能变化量之比为 D．小球上升过程和下降过程的动能变化量不同 【答案】D 【解析】A．小球上升过程中，竖直方向上受重力，做匀减速直线运动，水平方向上受电场力做匀加速直线运动，故在最高点，竖直方向上速度大小为0，但水平方向上有速度；但其合力为重力与电场力的合力，方向不是水平方向，故加速度方向不是水平方向，故A错误； B．竖直方向上，小球小球上升过程和下降过程所用时间相同，小球在竖直方向做竖直上抛运动，则小球运动到最高点时距离M点的高度为，小球从被抛出到运动到最高点所用时间为 小球在水平方向做初速度为零的匀加速运动，加速度大小为，小球运动到最高点时，竖直方向速度为零，水平方向速度为，则此过程中水平方向的位移为 小球从被抛出到运动到B点时所用时间为，水平方向的位移为 则下降过程的水平方向位移为，故小球上升过程和下降过程的水平方向位移之比为，故B错误； C．小球上升过程和下降过程的机械能变化量之比为，故C错误； D．小球上升过程动能变化量为 小球下降过程动能变化量为，故小球上升过程和下降过程的动能变化量不同，故D正确。故选D。 17、如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，有一足够大的绝缘光滑水平面，一根长为L的绝缘轻软细绳一端固定在平面上的O点，另一端系有一个质量为m、带电荷量为＋q的小球A（可看作质点）。当小球A在水平面上静止时，细绳被拉直且与OO′重合，OO′的方向与电场方向平行。在水平面内将小球由平衡位置拉开一小段距离，保持细绳拉直，直至细绳与OO′间有一个小角度θ后由静止释放，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（） A．小球A在运动过程中的加速度大小恒为 B．细绳通过OO′后小球A速度为0时，细绳与OO′的夹角大于θ C．细绳通过OO′时小球A的速度与其质量m无关 D．小球A释放后经历的时间，细绳会与OO′重合 【答案】D 【解析】A．在水平方向上，小球除了受电场力外，还受到绳子拉力作用，因此加速度不再是，A错误； B．由于运动的对称性，细绳通过OO′后小球A速度减少为0时，细绳与OO′的夹角仍为θ，B错误； C．根据动能定理，小球A通过OO′时，质量越大，速度越小，C错误； D．小球A的运动与单摆的运动类似，其等效重力加速度，代入单摆的振动周期公式，可得，小球A经恰好与OO′时重合，D正确。 故选D。 4、 电场、磁场和重力场叠加问题 18、如图所示，足够长的竖直绝缘管内壁的粗糙程度处处相同，处于方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场中．一带正电的小球从静止开始沿管下滑，下列小球运动速度v和时间t、小球所受弹力FN和速度v的关系图像中正确的是（） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】AB、当粒子速度足够大时，有，会有，此时，速度不再增加，故AB错误； CD、根据受力分析，小球在水平方向受力平衡，即，故C错误，D正确． 19、如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中图乙轨道处在垂直纸面向外的匀强磁场中，图丙轨道处在竖直向下的匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放.则三个带电小球通过圆轨道最低点时（） A．速度相同 B．均能到达轨道右端最高点处 C．对轨道的压力相同 D．所用时间相同 【答案】B 【解析】A．在乙图中，因为洛仑兹力总是垂直于速度方向，故洛仑兹力不做功;滑块下落时只有重力做功，故甲和乙两次机械能均守恒，故两次滑块到最低点的速度相等，丙图中，小球下滑的过程中电场力做正功，重力做正功，所以小球在最低点的速度大于甲图和乙图中的速度，故A错误； B．三个小球的运动过程中，重力做功，动能和重力势能之间转换；洛伦兹力不做功；电场力做功，电势能与动能之间转换；由于没有其他的能量损失，所以三种情况下小球均能到达轨道右端最高点处，故B正确； C．小球在最低点时，甲图中重力和支持力提供向心力，而乙图中是重力、支持力和洛伦兹力提供向心力，丙图是支持力、重力和电场力的合力提供向心力，所以小球受到的支持力大小不相等，对轨道的压力也不相等，故C错误； D．甲图和丙图比较可得，丙图中，小球的加速度比较大，所以达到最低点的时间要短，故D错误； 故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题29 组合场和叠加场相关选择题组合限时练习 1、 电场与磁场组合场问题 1、回旋加速器的工作原理如图所示，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处在垂直于盒底面的匀强磁场中。现用该回旋加速器对氦核进行加速，高频交流电源的电压最大值为、频率为，匀强磁场的磁感应强度大小为。已知元电荷为，氦核的质量为。不计粒子在两D形盒之间的运动时间，不考虑相对论效应。下列说法正确的是（　　） A．氦核能够从形盒内的磁场中直接获得能量 B．仅增大电压，氦核最终获得的动能一定变大 C．若满足，可对氦核加速 D．若保持加速氦核时的各参数不变，则也能加速氚核 2、回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（） A．电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小 B．电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长 C．磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大 D．磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长 3、跑道式回旋加速器的工作原理如图所示．两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的边界平行，相距为，磁感应强度大小均为，方向垂直纸面向里．、之间存在匀强加速电场，电场强度为，方向与磁场边界垂直．质量为、电荷量为的粒子从飘入电场，多次经过电场加速和磁场偏转后，从位于边界上的出射口引出时动能为．已知、的距离为，带电粒子的重力不计．则下列说法正确的是（） A．第一次加速后，粒子在Ⅱ中运动的半径比在Ⅰ中的半径大 B．粒子每次从点被加速到再次回到点所用的时间相同 C．粒子从出射口引出的动能 D．粒子出射前经过加速电场的次数 4、质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（） A．两种粒子的动能不相同 B．a粒子的速度大于b粒子的速度 C．a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力 D．a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间 5、CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，图中的CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为P点。则（） A．M接加速电压的正极 B．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 C．仅减小M、N之间的加速电压，可使P点左移 D．仅增大偏转磁场磁感应强度的大小，可使P点右移 2、 电场与磁场叠加场问题 6、如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为+q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（） A．电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转 B．电荷量为+2q的粒子以速度v从S点进入后将做类平抛运动 C．电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小 D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大 7、如图所示，a、b、c、d四种正离子（不计重力）垂直地射入匀强磁场和匀强电场相互垂直的区域里，a、b分别向上、下极板偏转，c、d沿直线通过该区域后进入另一匀强磁场，分别沿不同半径做圆周运动，则（） A．平行板电容器的上极板电势低 B．c、d两离子的比荷不同 C．c、d两离子的电荷量一定不同 D．a、b两离子的电荷量一定不同 8、为了测量化工厂的污水排放量，技术人员在排污管末端安装了流量计（流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积）。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，含有大量的正、负离子的污水充满管道，从左向右匀速流动，测得M、N间电压为U。由于污水流过管道时受到阻力f的作用，左、右两侧管口需要维持一定的压强差。已知沿流速方向长度为L、流速为v的污水，受到的阻力（k为比例系数）。下列说法正确的是（） A．污水的流量 B．金属板的电势低于金属板的电势 C．电压与污水中的离子浓度有关 D．左、右两侧管口的压强差为 9、如图所示，将长度为a、宽度为b、厚度为c的金属导体板放在垂直于ab表面的匀强磁场中，当导体中通有从侧面1流向3的电流I时，在导体的上下表面2和4之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应。利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度。已知该金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e。则该磁场的磁感应强度B的大小为（　　） A． B． C． D． 10、石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状结构的新材料，其导电能力远超银和铜等传统材料。现设计一电路测量石墨烯样品的载流子（自由导电粒子）浓度，为单位面积上的载流子个数。该载流子的电性及所带电荷量均与电子相同。 图甲为测量原理图，长为、宽为的石墨烯材料垂直于磁场放置，P、Q、M、N为电极。电极P、Q间通以恒定电流，电极M、N间产生大小为的霍尔电压。改变磁场的磁感应强度，测量霍尔电压，获得多组数据，得到关系图线如图乙所示。已知某次测量中所通电流大小，元电荷。下列说法正确的是（　　） A．石墨烯与半导体的导电能力相当 B．电极的电势比电极的电势高 C．图乙中图线的斜率 D．该样品的载流子浓度约为个 11、电磁血流量计的原理是基于法拉第电磁感应定律，可用于心血管手术的精密监控，其原理如图所示。空间存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。当血液从内径为的水平血管左侧流入、右侧流出时，因为血液中含有大量的正、负离子，血管上下两侧间将形成电势差。当血液的流量（单位时间内流过血管横截面的血液体积）一定时，下列说法正确的是（    ） A．血管上侧电势低，血管下侧电势高 B．若血管内径变大，则血液流速变大 C．若血管内径变大，则变小 D．的大小与血液流速无关 12、如图所示，一定厚度和宽度的半导体板放在匀强磁场中，当半导体板通过一定电流，且电流与磁场方向垂直时，在上侧面A和下侧面之间会产生一定的电势差UH将这种半导体板制成磁敏元件，可用来探测某空间的磁场。下列说法正确的是（　　） A．若半导体板内载流子为电子，则上侧面A的电势比下侧面的电势高 B．探测空间磁场时，UH与被测磁场的磁感应强度呈线性关系 C．探测空间磁场时，磁敏元件的摆放方向对UH的数值无影响 D．在图示情况下，半导体板单位体积中载流子数目越大UH越大 3、 电场与重力场叠加问题 13、如图所示，地面附近空间有水平向右的匀强电场，一带电微粒以初速度v0从M点进入电场，沿直线运动到N点，不考虑地磁场的影响。下列说法正确的是（） A．该微粒带正电 B．该微粒做匀速直线运动 C．只增大初速度，微粒仍沿直线MN运动 D．从M至N过程中，该微粒电势能减小，动能增加 14、水平放置的两平行金属板间，有一个带正电的小球，从某点无初速度自由下落。经过t时间，在两板间施加竖直向上的匀强电场。再经过t时间，小球又回到出发点。已知小球质量为m，重力加速度为g。小球未与下极板发生碰撞。不计空气阻力。从施加电场开始到小球又回到出发点的过程中（） A．小球所受电场力与重力的大小之比为3：1 B．小球加速运动时间与减速运动时间之比为3：1 C．小球的动量变化量大小为4mgt，方向竖直向上 D．小球电势能的减少量与动能的增加量之比为4：3 15、在真空中有一竖直向上的匀强电场E1，一个带电液滴在电场中O点处于静止状态。现将E1突然增大到E2，方向不变，作用一段时间。再突然使E2反向，保持E2大小不变，再经过一段同样长的时间，液滴恰好返回到O点。在这两段相同的时间里（） A．电场力做功相同 B．动能的变化量相等 C．重力做功相同 D．合力冲量的大小相等 16、如图所示，在范围足够大的水平向右的匀强电场中，将一个带电小球以一定的初速度v从M点竖直向上抛出，在小球从M点运动至与抛出点等高的位置N点（图中未画出）的过程中，下列说法正确的是（） A．小球运动到最高点时速度和加速度都沿水平方向 B．小球上升过程和下降过程的水平方向位移之比为 C．小球上升过程和下降过程的机械能变化量之比为 D．小球上升过程和下降过程的动能变化量不同 17、如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，有一足够大的绝缘光滑水平面，一根长为L的绝缘轻软细绳一端固定在平面上的O点，另一端系有一个质量为m、带电荷量为＋q的小球A（可看作质点）。当小球A在水平面上静止时，细绳被拉直且与OO′重合，OO′的方向与电场方向平行。在水平面内将小球由平衡位置拉开一小段距离，保持细绳拉直，直至细绳与OO′间有一个小角度θ后由静止释放，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（） A．小球A在运动过程中的加速度大小恒为 B．细绳通过OO′后小球A速度为0时，细绳与OO′的夹角大于θ C．细绳通过OO′时小球A的速度与其质量m无关 D．小球A释放后经历的时间，细绳会与OO′重合 4、 电场、磁场和重力场叠加问题 18、如图所示，足够长的竖直绝缘管内壁的粗糙程度处处相同，处于方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场中．一带正电的小球从静止开始沿管下滑，下列小球运动速度v和时间t、小球所受弹力FN和速度v的关系图像中正确的是（） A． B． C． D． 19、如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中图乙轨道处在垂直纸面向外的匀强磁场中，图丙轨道处在竖直向下的匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放.则三个带电小球通过圆轨道最低点时（） A．速度相同 B．均能到达轨道右端最高点处 C．对轨道的压力相同 D．所用时间相同 学科网（北京）股份有限公司 $