2019届高考物理二轮复习 专题三 电场和磁场 考点3 带电粒子在复合场中的运动限时集训

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1、考点3　带电粒子在复合场中的运动[限时45分钟；满分100分]一、选择题(每小题6分，共48分)1．(2018·武昌区调研)如图3－3－16所示，回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒，把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下。连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径R时通过特殊装置引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核(H)和α粒子(He)，比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是图3－3－16A．加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的

2、最大动能较大B．加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较大C．加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较小D．加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较小解析　由于氚核的比荷小于α粒子的比荷，由带电粒子在匀强磁场中运动的周期公式T＝，可知加速氚核的交流电源的周期较大。粒子通过回旋加速器获得的最大速度v＝，动能Ek＝mv2＝，将氚核和α粒子的带电荷量q和质量m代入，比较可知α粒子获得的动能较大，选项C正确。答案　C2．(2018·广州模拟)如图3－3－17为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方

3、向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是图3－3－17A．仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大B．仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大C．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大解析　当仅增大励磁线圈的电流时，也就是增大磁感应强度B，由牛顿第二定律知qvB＝m，得R＝，电子束径迹的半径变小，选项A错误；当仅提高电子枪的加速电压时，由qU＝mv2和qvB＝m得R＝，可知电子束径迹的半径变大，选项B正确；由T＝＝知，电子做圆周运动的周期T与速度v大小

4、无关，所以选项C、D错误。答案　B3．(2018·济南模拟)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图3－3－18所示。粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从S出来时速度很小，可忽略不计，粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(边界如图中线框所示)，最终打到照相底片上。测得甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入射磁场点的距离之比为5∶4，则它们在磁场中运动的时间之比是图3－3－18A．5∶4　　　　　　　　　　B．4∶5C．25∶16D．16∶25解析　根据甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入射磁场点的距离之比为5∶4，可得甲、乙两种粒子在

5、匀强磁场中运动的轨迹半径之比为r甲∶r乙＝5∶4。甲、乙两种粒子是同位素，带电荷量q相等。由qU＝mv2，解得v＝。由qvB＝m，解得r＝＝，可得甲、乙两种粒子的质量之比m甲∶m乙＝r∶r＝25∶16，又粒子在磁场中运动的时间t＝，则甲、乙两种粒子在磁场中运动的时间之比t甲∶t乙＝m甲∶m乙＝25∶16，选项C正确。答案　C4．(多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图3－3－19是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是图3－3－19A．电势差UCD仅与

6、材料有关B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD<0C．仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平解析　电势差UCD与磁感应强度B、材料有关，选项A错误；若霍尔元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子向C侧面偏转，则电势差UCD＜0，选项B正确；仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大，选项C正确；在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直且东西放置，选项D错误。答案　BC5．(多选)(2018·南京调研)如图3－3－20所示，连接两平行金属板的导线的一部分CD与一有电源回路的一部分GH平行且均在纸面内，金

7、属板置于磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当一束等离子体射入两金属板之间时，CD段导线受到力F的作用。则图3－3－20A．若等离子体从右方射入，F向左B．若等离子体从右方射入，F向右C．若等离子体从左方射入，F向左D．若等离子体从左方射入，F向右解析　等离子体指的是整体显电中性，内部含有等量的正、负电荷的气态离子群体。当等离子体从右方射入时，正、负离子在洛伦兹力作用下将分别向下、上偏转，使上极板的电势低于下极板，从而在外电路形成由D流向C的电流，这一电流处在导线GH中电