专题20 带电粒子在组合场运动（解析版）2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 带电粒子在组合场运动 1、（2020·安徽省芜湖市高三仿真模拟一）如图所示，虚线所围矩形区域 abcd 内充满磁感应强度为 B、方向 垂直纸面向外的匀强磁场．现从 ab 边的中点 O 处，某一粒子以最小速度 υ 垂直于磁场射入、方向垂直于 ab 时，恰能从 ad 边的 a 点穿出．若撤去原来的磁场在此矩形区域内存在竖直向下的匀强电场，使该粒子以原 来的初速度在 O 处垂直于电场方向射入，通过该区域后恰好从 d 点穿出，已知此粒子的质量为 m，电荷量 的大小为 q，其重力不计；ab 边长为 2ι，ad 边长为 3ι，则下列说法中正确的是 A. 匀强磁场的磁感应强度大小与匀强电场的电场强度大小之比为 B. 匀强磁场的磁感应强度大小与匀强电场的电场强度大小之比为 C. 离子穿过磁场和电场的时间之比 D. 离子穿过磁场和电场的时间之比 【答案】D 【解析】 根据某一粒子以最小速度 υ 垂直于磁场射入、方向垂直于 ab 时，恰能从 ad 边的 a 点穿出可知，本题考查带 电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心和几何关系求解； 若撤去原来的磁场在此矩形区域内存在竖直向下的匀强电场，使该粒子以原来的初速度在 O 处垂直于电场 方向射入，通过该区域后恰好从 d 点穿出可知，本题也考查带电粒子在电场中的偏传，根据类平抛运动列 方程求解． 6B E v = 3B E v = 1 2 4 t t π= 1 2 6 t t π=A、B 项：粒子在磁场中运动，由题意可知，粒子做圆周运动的半径为 ， 由公式 可得： ， 联立两式解得： ； 粒子在电场中偏转有： 联立解得： 所以 ，故 A、B 错误； C、D 项：粒子在磁场中运动的时间为： 粒子在电场中运动的时间为： 所以 ，故 C 错误，D 正确． 故选 D． 2、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第一次检测）磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板 A、B 和电阻 R 连接，A、B 之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒 子）以速度 v 喷入磁场，A、B 两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列推断正确的是（　　） = 2 lr 2vqvB m r = mvr qB = 2mvB ql = 3l vt= 21 2 2 l qE tm = 22 9 mvE ql = 9B E v = 1 21 1 2 2 2 2 l lt T v v π π× = = × = 2 3lt v = 1 2 6 t t π=A. A 板为电源的正极 B. 电阻 R 两端电压等于电源的电动势 C. 若减小两极板的距离，则电源的电动势会减小 D. 若增加两极板的正对面积，则电源的电动势会增加 【答案】C 【解析】 A．等离子体进入磁场，根据左手定则，正电荷向下偏转，所以 B 板带正电，为电源的正极，A 极为电源的 负极，故 A 错误； B．分析电路结构可知，A、B 为电源的两极，R 为外电路，故电阻 R 两端电压为路端电压，小于电源的电 动势，故 B 错误； CD．粒子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有 解得 减小两极板的距离 d，电源的电动势减小，增加两极板的正对面积，电动势不变，故 C 正确，D 错误。 故选 C。 3、（2020·福建省漳州市高三高考第二次适应性测试如图是质谱仪的工作原理示意图，它是分析同位素的一 种仪器，其工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，挡 板 D 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 A1A 2。若（　　） UqvB q d = U Bdv=A. 只增大粒子的质量，则粒子经过狭缝 P 的速度变大 B. 只增大加速电压 U，则粒子经过狭缝 P 的速度变大 C. 只增大粒子的比荷，则粒子在磁场中的轨道半径变大 D. 只增大磁感应强度，则粒子在磁场中的轨道半径变大 【答案】B 【解析】 AB．粒子在电场中加速时，根据动能定理可得 ① 即 所以粒子质量增大，则粒子经过狭缝 P 的速度变小，只增大加速电压 U，则粒子经过狭缝 P 的速度变大，A 错误 B 正确； CD．粒子在磁场中运动时有 ② 联立①②解得 21 2 mv Uq= 2v Uq m = 2vqvB m r =所以只增大粒子的比荷（ 增大）或只增大磁感应强度，半径都减小，CD 错误。 故选 B。 4、（2020·河北省邯郸市高三下学期空中课堂检测）如图，在 xOy 直角坐标系中，y>0 的区域内有磁感应强 度为 B 的匀强磁场，y