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(京津魯瓊專用)2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 選擇題熱點巧練 熱點9 帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)(含解析)

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1、熱點9 帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn) (建議用時:20分鐘) 1.(2019·河南鄭州高三模擬)如圖所示,在邊長為L的正方形ABCD陰影區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q<0)的帶電粒子以大小為v0的速度沿紙面垂直AB邊射入正方形,若粒子從AB邊上任意點垂直射入,都只能從C點射出磁場,不計粒子重力的影響.下列說法正確的是(  ) A.此勻強(qiáng)磁場的方向可能垂直紙面向外 B.此勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 C.此勻強(qiáng)磁場區(qū)域的面積為 D.此勻強(qiáng)磁場區(qū)域的面積為 2.(多選)如圖所示,矩形的四個頂點分別固定有帶電荷量均為q的正、負(fù)點電荷,水平直線AC將矩形分成面積相等的

2、兩部分,B為矩形的重心.一質(zhì)量為m的帶正電微粒(重力不計)沿直線AC從左向右運動,到A點時的速度為v0,到B點時的速度為 v0.取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零,則(  ) A.微粒在A、C兩點的加速度相同 B.微粒從A點到C點的過程中,電勢能先減小后增大 C.A、C兩點間的電勢差為UAC= D.微粒最終可以返回B點,其速度大小為 v0 3.(多選)如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有比荷大小相等的甲、乙兩粒子,甲以速度v1從A點沿直徑AOB方向射入磁場,經(jīng)過t1時間射出磁場,射出磁場時的速度方向與初速度方向間的夾角為60°;乙以速度v2從距離直徑AOB為的C點平行于

3、直徑AOB方向射入磁場,經(jīng)過t2時間射出磁場,其軌跡恰好通過磁場的圓心.不計粒子受到的重力,則(  ) A.兩個粒子帶異種電荷 B.t1=t2 C.v1∶v2=∶1 D.兩粒子在磁場中軌跡長度之比l1∶l2=∶1 4.(多選)(2019·威海高三質(zhì)量檢測)在一次南極科考中,科考人員使用磁強(qiáng)計測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.其原理如圖所示,電路中有一段長方體的金屬導(dǎo)體,它長、寬、高分別為a、b、c,放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)體中電流沿x軸正方向,大小為I.已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,自由電子做定向移動可視為勻速運動,測得金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間電壓為U,則(

4、  ) A.金屬導(dǎo)體的前側(cè)面電勢較低 B.金屬導(dǎo)體的電阻為 C.自由電子定向移動的速度大小為 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 5.一帶負(fù)電的小球以一定的初速度v0豎直向上拋出,達(dá)到的最大高度為h1;若加上水平方向的勻強(qiáng)磁場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h2;若加上水平方向的勻強(qiáng)電場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h3;若加上豎直向上的勻強(qiáng)電場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h4,如圖所示.不計空氣阻力,則(  ) A.h1=h3          B.h1

5、圖所示直角坐標(biāo)系xOy,P(a,-b)為第四象限內(nèi)的一點,一質(zhì)量為m、電荷量為q的負(fù)電荷(電荷重力不計)從原點O以初速度v0沿y軸正方向射入.第一次在整個坐標(biāo)系內(nèi)加垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,該電荷恰好能通過P點;第二次保持y>0區(qū)域磁場不變,而將y<0區(qū)域磁場改為沿x軸方向的勻強(qiáng)電場,該電荷仍通過P點(  ) A.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= B.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= C.電荷從O運動到P,第二次所用時間一定短些 D.電荷通過P點時的速度,第二次與x軸負(fù)方向的夾角一定小些 7.(多選)(2019·德州二模)磁流體發(fā)電機(jī)是一種把物體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的低碳環(huán)保發(fā)電機(jī),如圖所示為其原理示意

6、圖,平行金屬板C、D間有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,將一束等離子體(高溫下電離的氣體,含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒)水平噴入磁場,兩金屬板間就產(chǎn)生電壓.定值電阻R0的阻值是滑動變阻器最大阻值的一半,與開關(guān)S串聯(lián)接在C、D兩端,已知兩金屬板間距離為d,噴入氣流的速度為v,磁流體發(fā)電機(jī)的電阻為r(R0

7、圖所示,有機(jī)物的氣體分子從樣品室注入離子化室,在高能電子作用下,樣品氣體分子離子化或碎裂成離子.若離子化后的離子帶正電,初速度為零,此后經(jīng)過高壓電源區(qū)、圓形磁場室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場)、真空管,最后打在記錄儀上,通過處理就可以得到離子比荷(),進(jìn)而推測有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu).已知高壓電源的電壓為U,圓形磁場區(qū)的半徑為R,真空管與水平面夾角為θ,離子進(jìn)入磁場室時速度方向指向圓心.則下列說法正確的是(  ) A.高壓電源A端應(yīng)接電源的正極 B.磁場室的磁場方向必須垂直紙面向里 C.若離子化后的兩同位素X1、X2(X1質(zhì)量大于X2質(zhì)量)同時進(jìn)入磁場室后,出現(xiàn)圖中的軌跡Ⅰ和Ⅱ,則軌跡Ⅰ一定對應(yīng)X1 D.若

8、磁場室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,當(dāng)記錄儀接收到一個明顯的信號時,與該信號對應(yīng)的離子比荷= 熱點9 帶電粒子的電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn) 1.解析:選D.若保證所有的粒子均從C點離開此區(qū)域,則由左手定則可判斷勻強(qiáng)磁場的方向應(yīng)垂直紙面向里,A錯誤;由A點射入磁場的粒子從C點離開磁場,結(jié)合題圖可知該粒子的軌道半徑應(yīng)為R=L,則由qBv0=m,可解得B=,B錯誤;由幾何關(guān)系可知勻強(qiáng)磁場區(qū)域的面積應(yīng)為S=2×(πL2-L2)=,C錯誤,D正確. 2.解析:選AC.由場強(qiáng)疊加原理和對稱性可知,A、C兩點的場強(qiáng)大小相等、方向相同,故由牛頓第二定律可知,微粒在A、C兩點的加速度相同,A正確;由電場的性質(zhì)可知,沿直線A

9、C電勢逐漸降低,根據(jù)電場力做功W=qU可知,電場力對該微粒一直做正功,故微粒從A點到C點的過程中電勢能一直在減小,B錯誤;由對稱性可知UAB=UBC,故由動能定理可得qUAB=mv-mv,同理可得qUBC=mv-mv,以上兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)求解可得vC=3v0,故qUAC=mv-mv,解得UAC=,C正確;由于B點電勢為零,故微粒從B點沿直線AC運動到無窮遠(yuǎn)處的過程中,電場力做功為零,所以微粒到無窮遠(yuǎn)處的速度與微粒在B點時的速度相同,仍為v0,故粒子不會返回B點,D錯誤. 3.解析:選AC.根據(jù)左手定則判斷可得,甲粒子帶正電,乙粒子帶負(fù)電,選項A正確;分別對甲、乙粒子作圖,找出其做勻速圓周運

10、動的圓心和半徑以及圓心角,則有:r甲=R,r乙=R,θ甲=,θ乙=,根據(jù)qvB=m可得:v=,所以==,選項C正確;根據(jù)t=T可得:==,選項B錯誤;粒子在磁場中的軌跡長度為l=vt,所以==,選項D錯誤. 4.解析:選AD.根據(jù)左手定則(注意電子帶負(fù)電)可知電子打在前側(cè)面,即前側(cè)面帶負(fù)電,電勢較低,A正確;電流方向為從左向右,而題中U表示的是導(dǎo)體前后兩個側(cè)面的電壓,故導(dǎo)體的電阻不等于,B錯誤;在t時間內(nèi)通過bc橫截面的電荷量為q=n(bcvt)e,又I==nbcve,解得v=①,C錯誤;因為當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn),使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢差,當(dāng)電子所受的電

11、場力與洛倫茲力平衡時,前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差.因而可得=Bev②,聯(lián)立①②式可得B=,D正確. 5.解析:選A.甲圖,由豎直上拋運動的規(guī)律得h1=;丙圖,當(dāng)加上電場時,在豎直方向上有v=2gh3,所以h1=h3,A項正確;乙圖中,洛倫茲力改變速度的方向,當(dāng)小球在磁場中運動到最高點時,小球有水平速度,設(shè)此時小球的動能為Ek,則由能量守恒定律得mgh2+Ek=mv,又mv=mgh1,所以h1>h2,h3>h2,C項錯誤;丁圖,因小球帶負(fù)電,所受電場力方向向下,則h4一定小于h1,B項錯誤;由于無法明確電場力做功的多少,故無法確定h2和h4之間的關(guān)系,D項錯誤. 6. 解析:選AC.

12、第一次在整個坐標(biāo)系內(nèi)加垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場,該電荷恰好能通過P點;粒子做勻速圓周運動,由幾何作圖得(a-R)2+b2=R2,解得R=,由qvB=m解得勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=,故A正確,B錯誤;第二次保持y>0區(qū)域磁場不變,而將y<0區(qū)域磁場改為沿x軸方向的勻強(qiáng)電場,該電荷仍通過P點,粒子先做勻速圓周運動,后做類平拋運動,運動時間t2=T+;第一次粒子做勻速圓周運動,運動時間t1=T+,弧長大于b,所以t1>t2,即第二次所用時間一定短些,故C正確;電荷通過P點時的速度,第一次與x軸負(fù)方向的夾角為α,則有tan α==;第二次與x軸負(fù)方向的夾角為θ,則有tan θ==,所以有tan θ>ta

13、n α,電荷通過P點時的速度,第二次與x軸負(fù)方向的夾角一定大些,故D錯誤. 7.解析:選ACD.根據(jù)左手定則判斷兩金屬板的極性,離子在運動過程中同時受電場力和洛倫茲力,二力平衡時兩板間的電壓穩(wěn)定.由題圖知當(dāng)滑片P位于b端時,電路中電流最大,電阻R0消耗功率最大,其最大值為P1=I2R0==,故A正確;將定值電阻歸為電源內(nèi)阻,由滑動變阻器的最大阻值2R0

14、qv=q,所以電源電動勢為E=Bdv,又R0

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