专题卷(9)带电粒子在组合场、复合场中的运动-【鱼跃龙门卷】2026年高三物理二轮复习专题金卷（山东专版）

高三二轮复习专题卷 (3)利用反向思维可知，若粒子能平行于SO射出，其必然经过4 圆形区域最低点，轨迹如图乙所示， 则其在B,区域运动的时间为一专T-码 gB =T=m, 在B,区域运动的时间为t2=6 3gB 4πm8r. 故总时间为1=4+，=3B-3×109s。 8.①)5元×10s4×102m1s(2)(3)3+元】×10 (3)8×10mfs 【解析】(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力 2πr 提供向心力有9B=m,,0= ，解得带电粒子在磁场中运 动的周期为T=5π×10-8s 当带电粒子以某一速度射入磁场时，粒子的 运动轨迹恰好与外圆相切，此时粒子的速度 为不能穿越磁场外边界的最大速度，如图甲·· 所示， 根据几何关系有R:十r=(R,一r),解得：今 r。=1m, 。 洛伦兹力提供带电粒子在磁场中做匀速圆周 运动的向心力，有gB=m,解得，=4X10m1s. D (2)带电粒子以速度v。射入磁场中时，根据几何关系有tan0= ro3 发-解得0=石 故其运动轨迹如图乙所示， 带电粒子在磁场中运动的圆心角为，在磁 4π 场中运动的时间为，=3XT, 带电粒子在磁场外做匀速直线运动，所用 的时间为1，=3×2R 带电粒子从某点进入磁场到其第一次回到该点所需要的时间 t=l1十t2, 6 解得1=(25+)×107 (3)要使束缚效果最好，如图丙所示，粒子在 内圆区域内运动时，轨迹圆心为O1,在环形 r 区域内运动时，轨迹圆心为O2,设粒子在两 0 区域内运动的半径分别为r1、r2,因为B'= 0: 2B,所以=号， 根据几何关系有2r1c0s0=R,,OO1=r1, OO2=R2一r2,O1O2=r2一r1=r1,则三角 形O01O2为等腰三角形，∠OO1O2=20,所以2r1sin0 Rg一r2, 解得7，=2m,则v=5r=8X10ms. 物理（九） 1.D2.B 3.A【解析】粒子打在底片上相距为△L的两点，△L为粒子做匀 速圆周运动的直径的差值，在加速电场中，根据动能定理得 qU=20,粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提 7 供向心力得guB=mR,联立解得R=,20m,故△L 22U0m_220m2-2 B q B q 2(√m-√m2),从表达式 可以看出，为使△L的数值大一些，可以通过减小B和增大U 进行，故选A。 C【解析】设核子的质量为m,带电 荷量为q,偏转电场对应的极板长为 L,板间距离为d,板间电场强度为E 进人偏转电场的速度为。，进入磁场 的速度为℃，在偏转电场的侧移量为 0.r y,速度偏转角为日。核子在加速电场 运动过程，由动能定理得qU1 2mw,核子在偏转电场做类平抛运 动，将运动沿极板方向和垂直极板方向分解，沿极板方向做匀 速直线运动，则有L=v。t,垂直极板方向做匀加速直线运动，则 有y=2a10,=a1,由牛顿第二定律得a=E=,联立解 m md U.L 得y=?,速度偏转角的正切值为tan0=一2U,可见 核子在偏转电场的侧移量y与速度偏转角0均与核子的质量和 带电荷量无关，故三种核子进人磁场的位置和速度方向均相 同。进人磁场的速度v= cs0,核子在匀强磁场只受洛伦兹力 0 而做匀速圆周运动，轨迹如图所示，由牛顿第二定律得Bg四 ,,由几何关系可得，射入磁场的点和射出磁场的点间距s 2rcos0,联立解得s= 2mw=22m0,对于氕H、氘H、 Bg =B 4 氚H三种核子电荷量相等，质量越大，两点间的距离越大， 氚H的最大，C正确。 A【解析】带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，重力与电 场力平衡，电场力方向竖直向上，与电场方向相反，则粒子带负 电，令电荷量大小为g,则有mg=qE,解得电荷量g=,故A F 正确：粒子做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，粒子带负电，根 据左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动，故B错误；结合上 述可知，电场力方向竖直向上，粒子运动到最低点，电场力做负 功最多，则粒子运动到最低点时的电势能最高，故C错误：粒子 做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有gB=m尺，结合上 述有g=m,解得口=BR,故D错误。 F E D【解析】电流的方向水平向右，磁场的方向竖直向下，由左手 定则可知该霍尔元件输出脉冲电压信号是通过前后两表面输 出的。根据gB=g,解得U=Ba,因此电压与该霍尔元件 的长度c无关，故A、B错误。由题可知行车电脑是通过记录脉 冲次数并结合车辆参数来计算行驶里程。因此行车电脑最终 计算出的里程，与车轮直径和脉冲电压频率都有关系，故C错 误。由1=gS和U=Ba可得U=B,因此将恒定电流1 增大为原来的两倍，则每次产生的脉冲电压峰值也会增大为原 来的两倍，故D正确。 C【解析】假设微粒沿OA做匀变速运动，则Bg 垂直OA方向上合力一定为零，由于F Bgv与OA垂直，随着微粒速度变化，F洛变 化，则垂直OA方向上不能保持平衡，故微 粒一定做匀速直线运动，B错误：假设微粒带 正电，微粒受垂直速度斜向下的洛伦兹力、 竖直向下的重力与水平向左的静电力，三力无法平衡，因此该微 粒带负电，A错误；微粒受力分析如图所示，根据平衡条件得 qE=gtan0,mg=Bqucos0,解得该磁场的磁感应强度大小为 B= gcos),电场的电场强度大小为E=mg tan0 mg ，C正确， D错误。 D2 A【解析】流量Q=S0=x(之)”，又因为稳定后离子所受电 场力等于洛伦兹力，达到平衡时，电势差稳定，即qwB=qE,E D,解得U=BD,U的大小与离子浓度无关，所以流量Q 0 πDU Ir<E=Bdu,故B错误；两板间的等离子体的电阻为r= ,解得BπD,故A正确，C、D错误；薇场方向竖直向 d 下，由左手定则，污水中的正离子聚集到a端，负离子聚集到c pS,电动机正常工作时的机械功率为P=IE一(R十r) 端，a侧电势比c侧电势高，B错误。 B【解析】由于电场力与重力合力处于竖直方向，磁场方向处于 1Bd-户(R+ρ号），放C正确：电动机正帝工作时板间带正 竖直方向，在竖直方向的分速度不会产生洛伦兹力，水平方向的 电的离子受到的电场力方向与速度方向不共线，受到的电场力 分速度受到洛伦兹力影响；将小球的运动分解为以初速度。的 功率不可能为gBw,故D错误。 水平面内的匀速圆周运动和竖直方向初速度为0的匀加速直线 12.AB【解析】图(a)中，粒子在电场中的运动过程由动能定理 运动：对于水平面内匀速圆周运动有g,B=m心，解得轨道半 得gEd=2mv,在磁场中有qvB=mR,由题意知运动的半 径为r=1m,周期为T=2“=元s,则小球从水平抛出到经过0 径R=d,解得E=B,故A正确：图(a)中，粒子在电场中 2m 点所用时间满足t=nT=nπs(n=1,2,3,…)。小球从水平抛出 到经过0点，竖直方向有么=之，可得小球经过0点时的竖直 的运动时间t1=4_2, ,三元，在磁场中的运动时间t2一小·B一 2h=4 π 分速度为v,= ms(n=1,2,3,…),当n=1时，竖直分 nπ 弧粒子运动的总时间-1，十-名，放B正确：图 2gB 速度有最大值。小球经过O点时的动能有最大值，则有E= (b)中粒子在M点释放瞬间，可视为粒子具有一个水平向右的 m2=7m(d+i)=专×0,1×(2+)10.281. 1 初速度v。及水平向左的初速度vo,并且满足Bq心。=Eq,可得 to-B ,所以粒子释放后在电磁场的复合场中的运动可视为 D【解析】由题意可如质子在磁场中运功的周期了=子，质 水平向右的匀速直线运动与竖直平面内的匀速圆周运动的合 子在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力，有gB=m,,粒子 运动，并不是往返运动，则有Bg0。一m,可得粒子做圆周运 r d 运动周期为T=2π”，联立解得B=2,故A错误：当质子的 动的半径，=之，则粒子离上边界的最大距离为d,故C,D 运动半径为R时速度最大，即动能最大，有vm=2π∫R,所以此 错误。 BC【解析】因为小球的运动实际上是竖直平面内沿逆时针方 时质子的动能Ea1=2mv2=2xmfR,故B正确：由gU= 向、速度大小为的匀速圆周运动和水平向右，速度大小为”的 匀速直线运动的合运动，故小球在最高点做圆周运动的分速度 2g0 2m0可得0= ,可知粒子第1次与第2次经电场加速 水平向左，做直线运动的分速度水平向右，合速度为0，在最低点 时的速度是两分速度的矢量和，为20，故A错误；设在最低点时 后的速度大小之比为1：√2，又粒子在磁场中的偏转半径”= (2)2 ,可得粒子第1次与第2次在D形盒中做圆周运动的轨迹半 轨迹的曲率半径为R,则有g·2B一mg=mR,可解得曲 Ba 472u2 故B正确；小球在运动过程中洛伦兹力 径之比为1：√2，故C错误；由题意可知α粒子在磁场中运动的 率半径R=24B一mg 周期T=了粒子在磁场中运动时，洛伦兹力提供向心力，有 不做功，机械能守恒，有mgh=弓m(20)2,解得h=2。,故C正 2gB'=4m?,粒子运动周期为T=2,联立解得B= 确：小球从释放到第一次经过最低点的过程中，只运动了半个圆 周，根据分运动的等时性，则有= 4πmf,故D正确。 号-浴故D错误。 13.(1)8×10-3N(2)√/21ms 0. AD【解析】如图所示，由几何关系，得 【解析】(1)设小球在最高点的速度为，则小球在最高点所 s-R=解得=又B= 受洛伦兹力为F=qB,方向竖直向上；由于小球恰好能通过 R 最高点，故小球在最高点由洛伦兹力和重力共同提供向心力， a=3,故外圆孤面AB上有)=二卫 π 即mg-F=mR,两式联立得v=1ms,F=8X103N. 3的粒子能打在收集板MN上，故A正 (2)由于无摩擦力，且洛伦兹力不做功，所以小球在运动过程中 1 机械能守恒，由机械能守恒定律可得？m=mg·2R十 确，B错误；粒子加速过程Ug=2m0,在 1 2mw2,解得o=√2Tms. 磁场中B。=mR,解得外圆弧面AB 14.(1)高压电极，因为剥离器之前的加速器加速负离子，剥离器之 与内圆弧面CD的电势差为U=2gB5L 后的加速器加速正离子 ,故C错误；若增大外 圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差，进人磁场的速度增大， (2)18.01MeV(3)7y4 24 R-L 【解析】(1)靠近中间剥离器的B电极是高压电极 则粒子在磁场中的半径增大，由cosa= ,得a变小，再由 R 因为剥离器之前的加速器加速负离子，剥离器之后的加速器加 )=二“，可知打在收集板MN的粒子数占比将增大，故D 速正离子。 (2)剥离器两侧的加速器给离子加速，根据动能定理有2× 正确。 3eU1=Ek1一Eko, 解得E,=18.01MeV。 AC【解析】根据左手定则，带正电的离子向下偏转，b板带正 电，电势高，故A正确；磁流体发电机稳定发电时，离子在电场 (3)在加速电场中，根据动能定理可得碳一14、氮一14进入磁分 力和洛伦兹力作用下做匀速运动，则B=?号，可得电动势 析系统前的动能分别为 Ekc=eU+6eU=7eU,ExN=eU+7eU=8eU, 为E=Bd,电动机正常工作时的电压为路端电压，为U=E 又Ek=2m0, ·物理A· 磁分析系统中原子核做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力 得gB=m,解得，= √2mE 可得碳一14、氮一14在磁场做匀速圆周运动的半径分别为 rc=②m·7e 6eB =V2m·8eU 7eB 解得-74 249 1以1垂直纸面向里公 ,(3)45:13 gL 【解析】(1)根据左手定则，可以判断磁场方向垂直纸面向里； 设正离子在磁场中运动的半径为r,有gB=m,,依题意 反r=AC=包L解得r=B-0。 (2)设离子恰好从D点离开电场时对应的电场强度为E,则有 1 L-r= gE=ma,解得E=4mv 9L。 半导体D 0 正离子生成器A。 (3)依题意，原来离子在磁场中转过的圆心角0=90°，磁感应强 度加倍后，运动的半径为：=}L,离子在磁场中转过的圆心 角仍为0=90°，离子将从AO中点F经过分界线，即AF= 1 AC。 结合类平抛的知识可知，D点速度的反向延长线交于对应匀 速方向位移的中点，再根据三角形相似可得，调整前。=√5v, 19 调整后'。=3 又E=2m,可得E=45:13 16.器(2 》2(3)。品十B2（n=1,2,3,…) 【解析】(1)粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力得 qo B=mvi 根据题意可得是-，解得轨道半径为，一第· (2)粒子在垂直于x轴的平面内做匀速圆周运动，在x轴方向 上做匀加速运动。若粒子在垂直于x轴的平面内转过奇数个 半圈，此时打到探测屏上的位置距离P点最远：根据几何关系 得D=2r=B (3)垂直于x轴的平面内，粒子在磁场中运动的周期T=2 则粒子回到x轴时间为t=nT=n ga=1.2 沿x轴方向粒子的速度u1=at, 沿x轴方向，根据牛顿第二定律有gE=ma, 粒子到达P点时的速度大小u=√0十， 联立解得v= √+切 -(n=1,2,3,…)。 17.(1)Ed 【解析】(1)粒子在电场中沿x轴做匀速直线运动，W3d=oat, 沿y轴做匀加速直线运动，号d=弓4da贴， 3 联立求得9= m Ed (2)沿y轴做匀加速直线运动，v,=at=3vo, 进人磁场中粒子的运动轨迹如图所示， PA. .60 在B点速度与x轴正方向的夹角满足tan0=马=3，即 0=60°. 则进入磁场时的速率v=2v。, 由几何关系可得血60°=.又B- R R· 解得B=E (3)甲、乙两粒子在C点发生弹性碰撞，设碰后速度分别为1、2， 由弹性碰撞可得mw=mw十2， n 2 mvi+Iy m 2m21 2 8 2X22,解得1=3，=3o· 两数子暖后在酸场中运动，骨B-吧，兰B】 求得r1=r2=2d,半径相同，可以再次相遇，两粒子在磁场中 一直做轨迹相同的匀速圆周运动，周期分别为T,=6 Bq' 不- 则两粒子碰后科次相送需清足行1一票4=2，解符料次相 遇的时间△上=。 (1)大小为B,方向沿之轴正方向(2)m l (3)大小为 √oB2+4m0 9g产，方向在0：平面内与y轴正方向夹角为9 斜向上，其中0满足tan0=3qB 2mv 【解析】(1)由左手定则可知，带电粒子所受洛伦兹力沿x轴负 方向，则由平衡条件可知，电场力沿~轴正方向，即电场强度 沿之轴正方向，且有gE一qB=0,解得E=B,方向沿x轴正 方向。 (2)粒子运动的轨迹如图甲所示， 由几何关系有r2=(r-1)2+(3)2, 解得粒子运动的半径为r=2, 由牛顿第二定律有qB'=m” 解得B'=m 2gl 93 6E2 B 甲 乙 (3)由题意，电场力的一个分力沿之轴正方向平衡洛伦兹力，另 一个分力沿y轴正方向提供类平抛运动的加速度，如图乙所 示，则由平衡条件有gE1=qB, 1 参考答案及解析 由平抛运动规律有3l=t,l= 2a1,其中a。=gE 上移时，它会使得上方的次级线圈中的磁通量增多，下方的次 级线圈中的磁通量减小。由于次级线圈是沿相反方向串联的， 所以上方的次级线圈产生的感应电动势会与下方的次级线圈 解得E1=B,E2 3gl 产生的感应电动势方向相反。所以，电压表示数为两个次级线 圈产生电动势有效值之差，故A错误。铁芯下移，t1~t2时间 则合电场强度为E'=√E+-,0+”可 9g12,方向在 内，原线圈的电流减小，根据楞次定律可得，端电势低于d端 电势，故B错误。当铁芯从中央位置开始移动量越大时，它改 3Oz平面内与y轴正方向夹角为0斜向上，其中0满足tan0 变穿过次级线圈的磁通量也越多，从而导致次级线圈中产生的 E3glB 感应电动势也越大，所以可以通过电压表示数关系判断铁芯移 2mv 动距离的大小关系，故C正确。两个次级线圈反向接，当铁芯 物理（十） 在中央时上下方次级线圈的磁通量相同，电压表示数一直为 零，故D错误。 A【解析】单块电池充满电后储存的电能是E,=U11=U,q:= ￥B【解析】将R,、R,、E视为一个等效电 3.2×200W·h=640W·h,整车充满电后储存的电能是E 源(E1、r1),如图虚线框所示，由闭合电路 120E=76800W·h=76.8kW·h,故B错误；该车充满电后 E R 欧姆定律有I= 续航里程是s=13kw·h×100km≈591km,故C错误：由题 r1十R,+R,R增大时，1 减小，电流表A示数减小，故A错误；电压 (A 意可知E=UIt,其中7=80%，U=600V,t=1h,解得= 表V,的示数为电源E的路端电压，R增 160A,故A正确；单块电池充满电后储存的电荷量是q1= 大时，外电阻增大，干路电流减小，由闭合 200A·h=200×3600C=7.2×10°C,故D错误 电路欧姆定律有U1=E一Ir,可知电压表 B【解析】设正方形边长为L,材料电阻率为ρ，则电阻R= V,示数增大；由于电流表的示数减小，即 E,r PS=P方=p方，可知电阻与h成反比，由于R1的厚度h,小 流过R,的电流减小，所以R,两端的电压减小，即V,示数减小， 故B正确：将除R外的其余部分视为等效电源(E2、r?),则有 于R2的厚度h2,可知R,>R2,故A错误；由于二者并联，电压 U +R)R+R,而不是R,故C U=E2=1r:,所以A=r=,+R+R2 相同，根据P R,可知电阻大的功率小，故R,的功率小于R, 错误：R消耗的功率即等效电源(E2、r)的输出功率，即PR 的功率，故B正确；若R,、R,沿竖直方向接入电路，则电阻 ER E PR= 一，可知，R从0逐渐增大到r2 R,=pS=P,可知电阻会发生改变，故C错误；若RR,的 (R+r2)2(R-r2)2 R +4r2 厚度变化，结合A选项可知，其电阻发生变化，故D错误。 过程中，PR逐渐增大；R=r2时，Ps最大；R继续增大，Ps减 B4.D 小，故D错误。 D【解析】若R,断路，则原来与之并联的L1两端电压变大，9，AD10,BD11,AD 电路中总电阻变大，总电流变小，则与L2和R。并联这部分所 12.AC【解析】仅将滑动变阻器滑片向上移动，I和Ⅱ、Ⅲ线圈 分的电压变小，故L1变亮，L。变暗，电流表的示数变小，故A 匝数比不变，所以电压比均不变，电压表V,的示数和电压表 错误：若R,断路，则整个电路断路，则L1、L2均不亮，电流表无 V,的示数均不变，故A正确，B错误；仅将线圈触头P向上移 示数，故B错误；若R,短路，电路中的总电阻减小，总电流增 U n U 大，L,部分电路分得的电压增大，L,消耗的功率增大，L,变亮， 动，m1不变，m:变小，：变大，根据变压比有可，一m心 电流表以及L:所在的并联支路电压减小，则电流表读数减小， L2支路电流变大，可知L2变亮，电流表读数变小，故C错误；若 ,可知，电压表V,的示数变小，电压表V,的示数变大，因 n3 R,短路，电路中的总电阻减小，总电流增大，L,部分电路分得 U2 UU(n2+n) 的电压增大，L,消耗的功率增大，L1变亮，又因为R,两端电压 1=2十P,=P2+P3=R。 又P,= 变大，则L2和R,两端电压及与之并联的支路电压均减小，则 niRo 流过【2的电流减小，流过电流表的电流增大，则I2变暗，电流 U1I1,则I= U1(n号+n)_U1(2n2-2n1n2十n) 表的示数变大，故D正确。 nRo niRo 0【解析】图甲中U1图线中纵载距表示电20Y 源电动势，即E=1.50V,电源电动势不随电流 1.5 2[(2)+ 变化而变化，A错误；UI图线中斜率的绝对值 1.0 nR。 ,由数学知识可知，当=2时，电流 表示电源的内阻，即r= 5 .二.02=。0,05 表A,的示数最小，即线圈触头P初始在中间位置时电流表 0.3 0 A,的示数最小，仅将线圈触头P向上移动，电流表A,的示数 B错误：由图乙可知，小灯泡为非线性元件， 0.20.40.60.81A 变大，故D错误；同理，仅将线圈触头P向下移动，电流表A 其割线表示电阻，C错误：将电源和小灯泡组成闭合回路，U-I图 的示数变大，电压表V,的示数变大，故C正确。 线的交点即为路端电压和电流，电源短路电流为1。=E一 *ACD【解析】低速转轴转速为n,由升速齿轮箱可知发电机线 圈转速为kn,所以用户端的交变电流的频率为kn(Hz),故A正 0.92,如图所示，小灯泡的功率为P=U1=0.5V×0.6A= 确：根据理想变压器原、副线圈功率相同，UI,=U2I,,因所有灯 0.3W,D正确。 泡相同且正常发光，所以12=mI1,根据理想变压器的原、副线圈 A【解析】若增大线圈转动角速度ω，根据ω=2πf知交流电 的频率增大，电容器容抗减小，电感器感抗增大，使得通过灯泡 电压与匝数关系知=之三2二m ,故B错误；根据条件可知 L1的电流比L2的大，所以灯泡L1将比L:更亮，故A正确；若 U2=U,所以发电线圈的电动势有效值为E=(m十1)U,则发电 增大电容器C两极板间的距离，根据C=2kd 知，电容器的电 线圈的电动势最大值为Emx=√2E一√2(m十1)U,且Emax NBSw=NBSX2πkn,求得发电机线圈的面积为S 容减小，容抗增大，使得通过灯泡L,的电流减小，所以灯泡L 变暗，故B错误；若抽掉电感线圈L内部的铁芯，感抗减小，使 2(m十1)儿，故C正确：理想变压器输人功率与输出功率相等， 2πkNB 得通过灯泡L2的电流增大，所以灯泡L2变亮，故C错误；若增 所以P人=PU,RA U 大照射在光敏电阻R上的光强，光敏电阻的阻值减小，通过L E一0)-，整理得到R=(E-U,)U 的电流变大，L3变亮，故D错误。 EU,U,若增多用户端的灯泡数量，且叶片的转速不变，则电 1 C【解析】副线圈反向接，当铁芯在中央时上下方两个次级线 圈的磁通量相同，此时次级线圈整体电压为零。即铁芯移动时 会因铁芯的移动导致的磁通量的变化产生感应电动势。铁芯 U:U2025一2026学年度高三二轮复习专题卷（九） 物理·带电粒子在组合场、复合场中的运动 (考试时间90分钟，满分100分) 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。带 题目为能力提升题，分值不计入总分。 1.如图所示，两极板间存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，一束粒子流 以速度v从左侧水平射入，为使粒子流经过极板中间区域时不发生偏转，需将极板两极M、N 与电源正、负极相连，使得极板间同时存在匀强电场，电场强度大小为E。不计粒子的重力及 粒子间的相互作用，下列说法中正确的是 A.E=B,粒子带正电时，N接电源正极 BB-总粒子带负电时，M接电源正极 o N C.E=Bv,不论粒子带何种电荷，M都接电源正极 D.E=Bv,不论粒子带何种电荷，N都接电源正极 2.圆心为O、半径为R的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场， 半径OA竖直，MN与OA平行，且与圆形磁场边界相切于C点，在MN的右侧有范围足够大 的匀强电场，电场强度大小为E,方向水平向左。在A点有一粒子源，可以沿AO方向射出质 量为m的带电粒子，当粒子初速度为。时刚好能从C点第一次射出磁场，不计粒子重力和粒 子间的相互作用，下列说法正确的是 A.粒子带负电 B.粒子的电荷量为 B BR C。初速度为，的粒子在磁场中运动的总时间为尽 200 D.初速度为v。的粒子在电场中运动的总时间为 R E 3.暨南大学相关团队成功开发智能质谱机器人，该机器人集成了多种技 术，用于在放射性环境中远程控制复杂样品的化学分析。在实验中发 现了氖22和氖20两种同位素粒子（两种粒子电荷量相同、质量不同）， 从A容器下方小孔S1飘入电压为U的加速电场，初速度为0，从小孔 S2出加速电场，再从小孔S3进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，分 别打在底片上相距为△L的两点。为便于观测，△L的数值大一些为宜。以下措施正确的是 A.减小磁感应强度B的大小 B.减小加速电场的电压U C.增大S1、S2间的距离 D.增大S2、S3间的距离 物理A·专题卷（九）第1页（共8页） 鱼跃龙 4.如图所示，气H、氘H、氘H三种核子分别从静止开始经过同一加速电 压U1(图中未画出)加速，再经过同一偏转电压U2偏转后进入垂直于纸 B 面向里的有界匀强磁场，气H的运动轨迹如图所示。则氕H、氘H、 U, 氚H三种核子射入磁场的点和射出磁场的点间距最大的是 A.氕H B.氘H C.氚H D.无法判定 5.如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的电场强度为E,方向竖直向下，磁场 的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。一质量为的带电粒子，在场区内的一竖直平面 内做半径为R的匀速圆周运动，已知重力加速度为g,则可判断该带电粒子 A。带有电荷量为爱的负电荷 B B.沿圆周逆时针运动 C.运动到最低点时的电势能最低 E D.运动的速率为 E 6.现代出租车使用的电子里程计，其核心部件之一是霍尔元件，如图所示。该元件被安装在车 轮附近，一块磁铁固定在轮毂上随车轮转动，每当磁铁靠近霍尔元件时，元件就会输出一个脉 冲电压信号，行车电脑通过记录脉冲次数并结合车辆参数，即可计算行驶里程。此现象主要 利用了霍尔效应，已知该霍尔元件的宽度为α，长度为c,通有恒定电流I,磁场方向垂直于电 流方向。下列说法正确的是 A.其余条件不变，c越长，脉冲电压峰值越大 后表面 B.该霍尔元件输出脉冲电压信号是通过上下两表面输出 上表面 C.行车电脑最终计算出的里程，与车轮直径无关，与脉冲电压频 前表面 电流 率有关 D.若将恒定电流I增大为原来的两倍，则每次产生的脉冲电压峰值也会增大为原来的两倍 7.质量为m、电荷量为g的微粒以与水平方向成0角的速度v从O点进入方向如图所示的正交 的匀强电场和匀强磁场组成的复合场区，恰好沿直线运动到A点，重力加速度为g。下列说 法中正确的是 A.该微粒可能带正电荷 B.微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 E· '。B。 C.该磁场的磁感应强度大小为mg gucos 0 D.该电场的电场强度大小为mg qtan 0 门卷 物理A·专题卷（九）第2页（共8页） 8.某化工厂的排污管末端安装如图所示的电磁流量计。流量计处于方向竖直向下的匀强磁场 中，其测量管由绝缘材料制成，长为L、直径为D,左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定 有金属板作为电极。当污水（含有大量的正、负离子）充满管口从左向右流经该测量管时，稳 定后α、c两端的电压为U,显示仪器显示污水流量为Q(单位时间内排出的污水体积)，下列说 法正确的是 显示 仪器 A.匀强磁场的磁感应强度B=πDU 4Q B.a侧电势比c侧电势低 液体 C.污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大 入口 D.污水流量Q与U成正比，与L、D无关 如图所示，空间存在竖直方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为B= 1T,电场强度大小可调。一带电小球从O点正上方2处以初速度v。= 2m/s水平抛出。已知小球质量为m=0.1kg,电荷量为q=0.2C,则其能经 2m 过O点时的最大动能约为 A.0.20J B.0.28J C.1.28J D.2.20J 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选 对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。带题目为能力提升题，分值不计入 总分。 9.如图所示是一种回旋加速器示意图，其中D形盒半径为R,狭缝宽为，所加匀强磁场的磁感 应强度可调，所加高频交变电源电压大小恒为U,频率为f。质量为m、电荷量为q的质子从 左半盒的圆心附近由静止出发，经加速、偏转等过程，达到最大动能后由导向板处射出。α粒 子的质量为4m、电荷量为2q。带电粒子在狭缝中加速运动的时间不计。下列说法中正确 的是 A.加速质子时，磁场的磁感应强度大小为 0 B.质子被加速的最大动能为2πmfR2 C.质子第1次与第2次在D形盒中做圆周运动的轨迹半径之比为1：2 D.若要用该加速器加速α粒子，需要将磁场的磁感应强度调为4πm 10.如图为某粒子收集器的简化图，由加速、偏转和收集三部分组成。辐射 状的加速电场区域边界为两个同心半圆弧面，圆心为O,外圆弧面AB 与内圆弧面CD的电势差为U。足够长的收集板MN平行于边界AC DB,O到MN的距离为L,ACDB和MN之间存在垂直纸面向里的匀 D 强磁场，磁感应强度大小为B。现有大量质量为m、电荷量为q的带 正电粒子，它们均匀地吸附在外圆弧面AB上，并从静止开始加速。不 物理A·专题卷（九）第3页（共8页） 鱼跃龙门 计粒子重力、粒子间的相互作用及碰撞，若测得这些粒子进入磁场后的运动半径为2L,下列 说法正确的是 A.外圆弧面AB上有号的粒子能打在收集板MN上 B.外圆弧面AB上有2的粒子能打在收集板MN上 C.外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差U=9BL m D.若增大外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差，则打在收集板MN的粒子数占比将增大 11.如图为磁流体发电机的示意图，一正对平行极板α、b的间距为d,两板的面积均为S,内部充 满方向与板平行、磁感应强度大小为B的匀强磁场，直流电动机M的内阻为R。现让等离 子体（高温下被电离出含有大量带正电和负电的离子的气体）以速度持续垂直喷入两板间 的磁场中。若磁流体发电机稳定发电时，通过电动机M的电流为I,此时电动机M正常工 作，磁流体发电机的内阻只考虑充满两板间的等离子体的电阻，两板间等离子体的电阻率为 p。则下列说法正确的是 A.a板电势比b板电势低 M B.电动机M正常工作时两端的电压为Bdv C.电动机M正常工作时的机被功率为IBdo一IP(R+P) b 等离子体 D.电动机M正常工作时板间带正电的离子受到的电场力的功率为gBv2 I2.如图()所示，真空内有两个上下宽度均为d的区域，上方区域内存在竖直向下的匀强电场， 下方区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将一质量为、电荷量 为q的带正电粒子自电场上边界的M点由静止释放，粒子恰好不能穿越磁场的下边界。若 将下方磁场移到上方与电场区域重合，如图(b)所示，再次将该粒子自M点由静止释放，使其 在电磁场的复合场中运动，不计粒子重力。下列说法正确的是 M d xxxx B 图(a) 图(b) A.电场强度大小为Bg 2m B.图(a)中，粒子从释放至第一次到达磁场下边界所用时间为π十4)m 2gB C.图(b)中，粒子将在电磁场的复合场中做周期性的往复运动 3 D.图(b)中，粒子离上边界的最大距离为d 举 物理A·专题卷（九）第4页（共8页） 班级 如图所示，空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B,一带电荷量为9、质 量为m的带正电小球从磁场中某点P由静止释放，其运动轨迹是一条摆线。小球的运动实际 姓名 上是竖直平面内沿逆时针方向、速度大小为的匀速圆周运动和水平向右、速度大小为的匀 速直线运动的合运动，重力加速度为g。已知轨迹上某点的曲率半径为在极限情况下，通过该 得分 点和轨迹上紧邻该点两侧的两点作出的圆的半径。则下列说法正确的是 A.小球运动到最低点时的速度为口 B.小球运动到最低点时轨迹的曲率半径为2gB一mg 4mv2 ××× ××××××： C。小球第一次运动到最低点时，距离释放点的竖直距离为2 g 答题栏 :1 D.小球从释放到第一次经过最低点所需时间为2πm gB 2 .............. 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 3 13.(6分)如图所示，在磁感应强度垂直纸面向外、大小为B=0.05T的匀强磁场中有一光滑绝 缘圆弧轨道，其轨道半径为R=0.50m,在最低点与一光滑绝缘的水平直轨道平滑相连。一 5 6 个质量m=1×103kg、带电荷量为q=十0.16C的小球在水平轨道上向右运动。若小球恰 好能通过圆弧轨道最高点，重力加速度g=10m/s2。求： P (1)小球在最高点所受的洛伦兹力F的大小； (2)小球的初速度的大小。（可用根号表示） 9 0 11 12 物理A·专题卷（九）第5页（共8页） 鱼跃龙门 l4.(8分)国内首台紧凑型加速器质谱仪(Accelerator mass spectrometry,简称AMS)在离子源 处引出负离子，在串列加速器中间部分利用剥离膜将负离子剥离成正离子，在另一加速管中 继续加速后（剥离器两侧的加速器完全对称），通过加有匀强磁场的圆弧形磁分析系统，到达 核探测器，可鉴别同量异位素，如图所示为串列加速器质谱仪工作原理示意图。该装置可实 现碳一14、铝一26、碘一129、铀一236等十余种核素的高效与高灵敏分析，相关技术指标达到 国际领先水平。 (1)串列加速器靠近中间剥离器的B电极相比于两端的A电极是高压电极还是低压电极？ 为什么？ (2)若离子源出来的负离子具有的初动能为0.01MeV,剥离器左边的加速器能提供总加速 电压U1=3MV为电荷量为3e的负离子加速，剥离后这些离子变成电荷量为3e的正离 子，求这种离子进入磁分析系统时的动能Ek1。 (3)若碳一14和氮一14进入剥离器前都带一1电荷量，经过电荷剥离器后核外电子全部剥 离，只剩下原子核。加速器A、B间能提供电压为U的总加速电压使离子加速，忽略离子源 出来进入串列加速器之前的离子的初动能，若磁分析系统内有垂直纸面的匀强磁场，磁感 应强度为B。求碳一14和氨一14在磁分析器中运动的半径之比。（可以用根号表示） 串列加速器 口 离子源 磁分析系统 气体或铝箔剥离器 M-1山中山M+I 探测器 卷 物理A·专题卷（九）第6页（共8页） 15.(8分)芯片是现代科技的核心，芯片的制造过程中有一个重要步骤就是离子注入。离子注入 是指用高能量的电场把离子加速，打入半导体材料的过程。如图所示，一个边长为L的正方 形真空空间ABCD,沿对角线AC将它分成I、Ⅱ两个区域，其中I区域（包括边界AB、BC) 有垂直于纸面的匀强磁场，在Ⅱ区域内有平行于CD且由C指向D的匀强电场。一正离子 生成器不断有正离子生成，所有正离子从A点沿AB方向以速度v射人I区域，然后这些正 离子从对角线中点O进入Ⅱ区域，最后这些正离子恰好从D点射出。已知离子流中的正离 子带电荷量均为q,质量均为m,不考虑离子的重力以及离子间的相互作用力，求： (1)I区域磁感应强度B的大小和方向； 半导体D (2)Ⅱ区域电场强度E的大小； (3)为了调整离子注入的深度，现将磁感应强度增强为原来的 2倍，同时调整电场强度，使正离子仍可以从D点注入半 导体。求调整前后正离子从D点飞出的动能大小之比。 正离子生成器A 16.(8分)亥姆霍兹线圈是一对平行的完全相同的圆形线圈。如图所示，通电后线圈间形成平行 于中心轴线O1O2的匀强磁场，磁感应强度大小为B。沿O1O2建立x轴，一足够大的圆形 探测屏垂直于x轴放置，其圆心P点位于x轴上。粒子源从x轴上的O点以垂直于x轴的 方向竖直向上持续发射初速度大小为。的粒子。已知粒子带正电，比荷为，不计粒子重力 和粒子间相互作用，整个运动过程中，粒子未离开磁场或电场。 (1)求粒子做圆周运动的半径r; (2)若在线圈间再加上沿x轴正方向的匀强电场，电场强度 探测屏 大小为E,沿x轴方向左右调节探测屏，求粒子打在探测 屏上的点距探测屏圆心P点的最远距离D; (3)在第(2)问情境下，沿x轴方向左右调节探测屏，若粒子 恰好打在探测屏的圆心P点，求粒子到达P点时的速度 亥姆霍兹线圈 大小)。 物理A·专题卷（九）第7页（共8页） 鱼跃龙广， 17.(14分)如图所示，在x<0的区域存在方向竖直向上、大小为E的匀强电场，在x>0区域存 在垂直纸面向外的匀强磁场B(B未知)。一个质量为m的带正电粒子甲从A点（一√3d,0) 3 以速度v,沿x轴正方向进入电场，粒子从B点(0，)d)进入磁场后，恰好与静止在C点质 量为%的中性粒子乙沿x轴正方向发生弹性正碰，且有号的电荷量转移给粒子乙。已知C 点横坐标为xc=√3d,不计粒子重力及碰撞后粒子间的相互作用，忽略电场变化引起的效 应。求： (1)粒子甲的比荷； V (2)粒子甲刚进入磁场时的速率和磁感应强度B的大小； (3)若两粒子碰撞后，立即撤去电场，同时在x<0的区域加上与x>0 E B↑ B 区域内相同的磁场，试通过计算判断两粒子碰撞后能否再次相遇， 如果能，求从碰撞后瞬间到再次相遇所用的时间△t。 18.(16分)为测量带电粒子在电磁场中的运动情况，在某实验装置中建立如图所示的三维坐标 系O-xyz,并沿y轴负方向施加磁感应强度为B的匀强磁场。此装置中还可以添加任意方 向、大小可调的匀强电场。一质量为、电荷量为十q(q>0)的粒子从坐标原点O以初速度 沿x轴正方向射入该装置，不计粒子重力的影响。 (1)若该粒子恰好能做匀速直线运动，求所加电场强度E的大小和方向； (2)若不加电场，保持磁场方向不变，改变磁感应强度的大小，使该粒子恰好能够经过坐标为 (3L,0,一)的点，求改变后的磁感应强度B'的大小； (3)若保持磁感应强度B的大小和方向不变，将电场强度大小调整为 E',方向平行于yO2平面，使该粒子能够在xOy平面内做匀变速曲 线运动，并经过坐标为（√31,1,0）的点，求调整后电场强度E'的大小 和方向。 卷 物理A·专题卷（九）第8页（共8页）