【2017年整理】2016届高考物理二轮复习 专题整合突破三 电场和磁场 第9讲 带电粒子在组合场、复合场中的运动素能特训.doc

带电粒子在组合场、复合场中的运动 一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中1～5为单选题，6～8为多选题) 1．[2015·沈阳质监]质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是(　　) A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 C．在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚 D．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚 答案　A 解析　氢元素的三种同位素离子均带正电，电荷量大小均为e，经过加速电场，由动能定理有：eU＝Ek＝mv2，故进入磁场中的动能相同，B项错；且质量越大的离子速度越小，故A项正确；三种离子进入磁场后，洛伦兹力充当向心力，evB＝m，解得：R＝＝，可见，质量越大的圆周运动半径越大，D项错；在磁场中运动时间均为半个周期，t＝＝，可见离子质量越大运动时间越长，C项错。 2．[2015·冀州月考]如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d的平行金属板A、C间，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与变阻器R相连，等离子体以速度v平行于两金属板垂直射入磁场。若要减小该发电机的电动势，可采取的方法是(　　) A．增大d B．增大B C．增大R D．减小v 答案　D 解析　发电机的电动势E＝Bdv，要想减小电动势，则可以通过减小B、d或v实现。故D正确，A、B、C错误。 3．[2015·浙江模拟]电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为ρ、在泵头通入导电剂后液体的电导率为σ(电阻率的倒数)，泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上，则(　　) A．泵体上表面应接电源负极 B．通过泵体的电流I＝UL1/σ C．增大磁感应强度可获得更大的抽液高度 D．增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度 答案　C 解析　当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向右拉动液体，故A错误； 根据电阻定律，泵体内液体的电阻：R＝ρ＝×＝；因此流过泵体的电流I＝＝UL1·σ，故B错误；增大磁感应强度B，受到的磁场力变大，因此可获得更大的抽液高度，故C正确；若增大液体的电阻率，可以使电流减小，受到的磁场力减小，使抽液高度减小，故D错误。 4．[2015·绵阳二诊]如图所示，一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中。A中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线连线的中垂线；B中＋Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C中I是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外。其中，带电粒子不可能做匀速直线运动的是(　　) 答案　B 解析　图A中两条垂直纸平面的长直导线中通有等大反向的电流，在中垂线上产生的合磁场方向水平向右，带电粒子将沿中垂线做匀速直线运动；图B中等量同种正点电荷在中垂线上的合场强先水平向左后水平向右，带电粒子受力方向不同，粒子不可能做匀速直线运动；图C中粒子运动方向与磁感线平行，粒子做匀速直线运动；图D是速度选择器的原理图，只要v0＝，粒子也会做匀速直线运动，故选B。 5．[2015·日照三校联考]如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场平行于斜面向下，斜面是粗糙的。一带正电物块以某一初速度沿斜面向上滑动，经a点后到b点时速度减为零，接着又滑了下来。设物块带电荷量保持不变，则从a到b和从b回到a两过程相比较(　　)A．加速度大小相等 B．摩擦产生热量不相同 C．电势能变化量的绝对值不相同 D．动能变化量的绝对值相同 答案　B 解析　两过程中，重力、电场力恒定、支持力方向不变，洛伦兹力、摩擦力方向相反，故物块所受合外力不同，由牛顿第二定律知，加速度必定不同，A项错；上滑过程中，洛伦兹力垂直斜面向上，物块所受滑动摩擦力Ff＝μ(mgcosθ－qvB)，下滑过程中，洛伦兹力垂直斜面向下，物块所受滑动摩擦力Ff＝μ(mgcosθ＋qvB)，摩擦产生热量Q＝Ffx，两过程位移大小相等，摩擦力大小不同，故产生热量不同，B项正确；a、b两点电势确定，由Ep＝qφ可知，两过程中电势能变化量的绝对值相等，C项不正确；整个过程中，重力做功为零，电场力做功为零，摩擦力做功不为零，故物