2024高考物理一轮复习核心素养测评二十七带电粒子在复合场中的运动含解析.docVIP

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带电粒子在复合场中的运动

(45分钟100分)

一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分,1～5题为单选题,6～8题为多选题)

1.如图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(12H)和氦核(2

A.它们的最大速度相同

B.它们的最大动能相同

C.两次所接高频电源的频率可能不相同

D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能

【解析】选A。依据qvB=mv2R,得v=qBRm。两粒子的比荷qm相等,所以最大速度相等,A正确。最大动能Ek=12mv2,两粒子的最大速度相等,但质量不相等,所以最大动能不相等,B错误。带电粒子在磁场中运动的周期T=2πmqB,两粒子的比荷qm相等,所以周期相等,做圆周运动的频率相等。因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率,故两次所接高频电源的频率相同,C错误。由Ek=12mv2=q2B2R

2.(2024·天津高考)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压U,以此限制屏幕的熄灭。则元件的 ()

A.前表面的电势比后表面的低

B.前、后表面间的电压U与v无关

C.前、后表面间的电压U与c成正比

D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eU

【解析】选D。依据左手定则可知自由电子偏向后表面,元件的后表面带负电,即后表面的电势比前表面的低,A错误;依据稳定时自由电子所受的电场力与洛伦兹力平衡,即eUa=evB得U=Bva,所以选项B、C均错误;自由电子受到的洛伦兹力与所受电场力大小相等,即F=evB=eUa

3.(2024·厦门模拟)如图所示,一束粒子(不计重力,初速度可忽视)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域Ⅰ,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ,其中磁场的方向如图所示,收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。则 ()

A.该装置可筛选出具有特定质量的粒子

B.该装置可筛选出具有特定电量的粒子

C.该装置可筛选出具有特定速度的粒子

D.该装置可筛选出具有特定动能的粒子

【解析】选C。粒子要想无偏转地通过区域Ⅱ,进入收集室的小孔O3,须要满意qE=qvB,即粒子的速度v=EB,C

4.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(电阻率倒数),泵体处有方向垂直向外的磁场B,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=U

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

【解析】选C。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左,拉动液体,故A错误;依据电阻定律,泵体内液体的电阻R=ρLS=1σ·L2L1L2=1σL1,因此流过泵体的电流I=UR=UL1σ,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;

5.(2024·烟台模拟)如图所示,匀强磁场垂直于纸面对里,匀强电场平行于斜面对下,斜面是粗糙的。一带正电物块以某一初速度沿斜面对上滑动,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.电势能改变量的肯定值不相同

D.动能改变量的肯定值相同

【解析】选B。两过程中,重力、电场力恒定、支持力方向不变,洛伦兹力方向相反,摩擦力方向相反,物块所受合外力不同,由牛顿其次定律知,加速度必定不同,A项错误;上滑过程中,洛伦兹力垂直斜面对上,物块所受滑动摩擦力Ff

μ(mgcosθ-qvB),下滑过程中,洛伦兹力垂直斜面对下,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,两过程中电势能改变量的肯定值相等,C项错误;上滑过程和下滑过程,都是重力、摩擦力及电场力做功,但是上滑时摩擦力小于下滑时摩擦力,由动能定理得,动能改变量大小不相同

【加固训练】

如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀