2023屆高考物理一輪專題復(fù)習(xí)：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（word版含答案）

1、試卷第 =page 1 1頁(yè)，共 =sectionpages 3 3頁(yè)2023年高考物理一輪專題復(fù)習(xí)：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、單選題（本大題共10小題）1（2022四川成都模擬預(yù)測(cè)）直線OM和直線ON之間的夾角為30，如圖所示，直線OM上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。一帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q（q0）。粒子沿紙面以大小為v的速度從OM上的某點(diǎn)向左上方射入磁場(chǎng)，速度與OM成30角。已知該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn)，并從OM上另一點(diǎn)射出磁場(chǎng)。不計(jì)重力。粒子離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)到兩直線交點(diǎn)O的距離為（）ABCD2（2022寧夏銀川一中模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在

2、x軸上方存在垂直xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方有垂直平面向里的半徑為x0的圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，在x軸上距離原點(diǎn)x0處垂直于x軸放置一個(gè)長(zhǎng)度為x0、厚度不計(jì)、能接收帶電粒子的薄金屬板P（粒子一旦打在金屬板P 上，其速度立即變?yōu)?）。在圓形磁場(chǎng)的左側(cè)-2x0y0區(qū)域內(nèi)，均勻分布著質(zhì)量為m、電荷量為+q的一簇帶電粒子，當(dāng)所有粒子均沿x軸正向以速度v射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，粒子偏轉(zhuǎn)后全部從O點(diǎn)進(jìn)入x軸上方磁場(chǎng)，則這些從O點(diǎn)進(jìn)入上方磁場(chǎng)的粒子中，占總數(shù)多少的帶電粒子打不到金屬板P的右側(cè)（）ABCD3（2022湖南省汨羅市第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）電子感應(yīng)加速器是利用感生電場(chǎng)加速電子的設(shè)

3、備，其加速區(qū)域簡(jiǎn)化模型如圖所示，一個(gè)光滑的環(huán)形真空室放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（按一定規(guī)律變化）、垂直紙面向外的磁場(chǎng)中，以O(shè)為圓心，半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（其中k為大于零的常數(shù)），方向垂直紙面向外的磁場(chǎng)。在時(shí)真空室內(nèi)有一電子從A點(diǎn)由靜止釋放，電子做半徑為R（不變）的圓周運(yùn)動(dòng)。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m（運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不變），R與r近似相等。下列說(shuō)法正確的是（）A電子在真空室內(nèi)沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)B電子沿切線方向的加速度不斷增大C電子在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)一周，動(dòng)能增加D和應(yīng)時(shí)刻相等4（2022湖南懷化一模）如圖所示，兩方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)被邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形ABC理想分

4、開，三角形內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里，三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源，能沿BAC的角平分線發(fā)射速度不同的質(zhì)子（質(zhì)子重力不計(jì)），所有質(zhì)子均能通過(guò)C點(diǎn)，質(zhì)子比荷，則質(zhì)子的速度可能為（）ABCD5（2022廣東模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在直角坐標(biāo)系中有方向垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計(jì)粒子受到的重力）從原點(diǎn)O以大小為v的初速度沿x軸正方向射入磁場(chǎng)，粒子恰好能通過(guò)坐標(biāo)為的P點(diǎn)。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）ABCD6（2022安徽合肥市第六中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，直角三角形內(nèi)（包括邊界）存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。已知，O為中點(diǎn)。兩個(gè)帶異種電荷的粒子從O點(diǎn)以相同的速度沿垂直

5、方向射入磁場(chǎng)，向左偏轉(zhuǎn)的粒子恰好沒有從邊射出磁場(chǎng)，向右偏轉(zhuǎn)的粒子恰好從B點(diǎn)射出磁場(chǎng)，忽略粒子的重力和粒子間的相互作用，則正，負(fù)粒子的比荷之比為（）AB2：1C3：1D7（2022廣東佛山模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，寬為d的混合粒子束由速率為3v、4v、5v的三種帶正電的離子組成。所有離子的電荷量均為q，質(zhì)量均為m，當(dāng)三種速率的離子水平向右進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。在入口處，緊靠粒子束的下邊緣，豎直放置一個(gè)長(zhǎng)度為2d的薄吞噬板。忽略離子間相互作用，若使這些離子都能打到吞噬板上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍是（）ABCD8（2022海南模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在空間中存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

6、B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界、足夠長(zhǎng)且寬度為d，P為邊界上的一點(diǎn)。一帶負(fù)電的粒子以初速度沿與上邊界成30角的方向由P點(diǎn)射入磁場(chǎng)，恰好能垂直下邊界射出磁場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。若改變粒子的發(fā)射速度，使同一粒子從P點(diǎn)沿方向以某一速度發(fā)射出去，粒子運(yùn)動(dòng)中恰好與相切，則粒子第1次與第2次的發(fā)射速度大小之比為（）ABC2：1D4：19（2022廣西玉林市第十中學(xué)二模）阿爾法磁譜儀是目前在太空運(yùn)行的一種粒子探測(cè)器，其關(guān)鍵的永磁體系統(tǒng)是由中國(guó)研制的。如圖，探測(cè)器內(nèi)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形abcd區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)宇宙中帶電量為q的粒子從ab中點(diǎn)O沿紙面垂直ab邊射入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，磁譜儀記錄到粒子

7、從ad邊射出，則這些粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)量p滿足（）ABCD或10（2022四川綿陽(yáng)三模）如圖所示，在矩形ABCD內(nèi)有一垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（磁場(chǎng)區(qū)域未畫出），已知AB邊長(zhǎng)4L，BC邊長(zhǎng)6L，E是BC邊的中點(diǎn)。一質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子從A點(diǎn)沿AE方向以速度v0進(jìn)入矩形區(qū)域，恰能從D點(diǎn)沿ED方向射出矩形區(qū)域。不計(jì)粒子的重力，則此磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小值為（）ABCD二、多選題（本大題共4小題）11（2022遼寧渤海大學(xué)附屬高級(jí)中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在頂角為的等腰三角形BAC內(nèi)充滿著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B且垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。一群質(zhì)量為m、電荷量為q、速度為v的帶電粒子

8、垂直AB邊射入磁場(chǎng)，已知從AC邊射出且在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子，離開磁場(chǎng)時(shí)速度垂直于AC邊。不計(jì)粒子重力和粒子間相互作用力。下列判斷中正確的是（）A等腰三角形BAC中AB邊的長(zhǎng)為B粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為C從A點(diǎn)射入的粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的位置與A點(diǎn)的距離為D若僅將磁場(chǎng)反向，則從A點(diǎn)射入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間將比改變前縮短12（2022四川南充三模）如圖所示，在有圓形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)重力的氕核和氘核先后從P點(diǎn)沿圓形邊界的直徑方向射入磁場(chǎng)，射出磁場(chǎng)時(shí)，氕核和氘核的速度方向分別偏轉(zhuǎn)了60和120角，關(guān)于氕核和氘核在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A氕核和氘核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為：

9、1B氕核和氘核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1：4C氕核和氘核的動(dòng)量大小之比為3：1D氕核和氘核的動(dòng)能之比為9：113（2022四川成都三模）如圖，半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)（含邊界）有方向垂直面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN為位于磁場(chǎng)下邊界的粒子收集板，磁場(chǎng)左側(cè)邊界與MN相距處有一粒子源S，以不同速率沿平行于MN的方向射入大量質(zhì)量均為m、電荷量均為q的粒子，部分粒子能夠打收集板上。不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用，則（）A粒子帶正電B到達(dá)收集板上O點(diǎn)的粒子在磁場(chǎng)中的速度偏轉(zhuǎn)角為30C到達(dá)收集板的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為D到達(dá)收集板的粒子的速度最大值為14（2022四川省資中縣球溪高級(jí)中學(xué)模擬預(yù)

10、測(cè)）如圖所示，在0 x7d的區(qū)域內(nèi)存在垂直xOy平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O與x軸正方向成= 53垂直磁場(chǎng)射入，從磁場(chǎng)右邊界上點(diǎn)P（7d，d）離開。已知粒子的質(zhì)量為m，帶電量為q，重力不計(jì)，取sin53= 0.8，cos53=0.6.下列說(shuō)法正確的是（）A該帶電粒子帶正電B粒子的發(fā)射速度大小為C粒子從P點(diǎn)射出時(shí)的速度方向與x 軸正方向的夾角為37D若只改變粒子的入射方向，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為三、解答題（本大題共5小題）15（2022遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）真空中的立方體區(qū)域邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，按如圖方式建立空間直角坐標(biāo)系，底面中心處有一點(diǎn)狀放射源S，僅在abcO

11、所在平面內(nèi)向各個(gè)方向均勻發(fā)射帶正電粒子，所有粒子的速度大小均為v，電荷量為q，質(zhì)量為m。abfe面放有一個(gè)接收屏，用以接收粒子。現(xiàn)給立方體內(nèi)施加豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使接收屏上恰好沒有收到任何粒子。（1）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（2）現(xiàn)在正方體內(nèi)再加豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，要使所有從S發(fā)出的粒子剛好都能從上表面中心P離開，求出所有滿足條件的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小；（3）若電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小取第（2）問中的最大值，現(xiàn)讓abfe屏向左沿z軸負(fù)方向平移（圖中未畫出），求打在abfe屏上的粒子中x坐標(biāo)最大值和最小值時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)（x，y，z）。16（2022四川樹德中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂

12、直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，大量比荷為、速度大小范圍為的粒子從PM和QK間平行于PM射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，PM與圓心O在同一直線上，PM和QK間距離為0.5R，已知從M點(diǎn)射入的速度為的粒子剛好從N點(diǎn)射出圓形磁場(chǎng)區(qū)域，N點(diǎn)在O點(diǎn)正下方，不計(jì)粒子重力以及粒子間的相互作用。求：（1）圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B及帶電粒子電性；（2）圓形區(qū)域內(nèi)有粒子經(jīng)過(guò)的面積；（3）擋板CN、ND下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ND=R，直線CD與圓形區(qū)域相切于N點(diǎn)，到達(dá)N點(diǎn)的粒子均能從板上小孔進(jìn)入下方磁場(chǎng)，擋板ND繞N點(diǎn)在紙面內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，ND板下表面上有粒子打到的區(qū)域長(zhǎng)度l與板旋轉(zhuǎn)角度（090）之間的

13、函數(shù)關(guān)系式。17（2022江蘇南京師大附中模擬預(yù)測(cè)）空間中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電子槍將無(wú)初速的電子經(jīng)加速電壓加速后在紙面內(nèi)垂直于SO的方向射出，兩個(gè)形狀為一圓弧的接收屏P1、P2拼接成半徑為R的半圓形粒子接收器，直徑沿SO方向放置，圓心位于O點(diǎn)，SO長(zhǎng)度為2R。電子電荷量為e，質(zhì)量為m。設(shè)電子擊中接收屏即被吸收，不計(jì)電荷間的相互作用。（1）為使電子能打到接收屏P1或P2上，求電子槍加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍；（2）求能打到接收屏P1或P2上的電子從S點(diǎn)到擊中接收屏的時(shí)間范圍；（3）若接收屏P1損壞，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電子槍加速電壓使原本打在接收屏P1上的全部電子能打在接收屏P2上，

14、至少需要調(diào)節(jié)多少次加速電壓?（可能用到的數(shù)據(jù)：lg20.301，lg50.699，lg60.778）18（2022江西模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，相互垂直的兩條虛線相交于O點(diǎn)，將空間分成四個(gè)區(qū)域，其中I、II、III區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出） ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B， IV區(qū)域?yàn)闊o(wú)場(chǎng)區(qū)。在O點(diǎn)有一粒子發(fā)射源，能源源不斷地沿同一方向向外發(fā)射一系列不同速率的帶正電的粒子，圖中大小未知，粒子的電荷量為2q、質(zhì)量為m，在O點(diǎn)左側(cè)的水平虛線上存在大量靜止的帶負(fù)電的粒子，所帶電荷量均為q、質(zhì)量均為m，帶正電的粒子經(jīng)過(guò)該虛線時(shí)恰好與一個(gè)帶負(fù)電的粒子碰撞且碰后粘合在一起，在O點(diǎn)下方有一長(zhǎng)為的擋板，擋

15、板上端距離O點(diǎn)距離為L(zhǎng)。圖中的P、Q點(diǎn)分別位于O的上方和左側(cè)，與O點(diǎn)的間距分別4L、3L，以速度v0（未知量）發(fā)射出來(lái)的粒子剛好能經(jīng)過(guò)P點(diǎn)后與Q點(diǎn)的帶負(fù)電的粒子發(fā)生碰撞，忽略粒子的重力以及除碰撞外的相互作用，已知sin 37=0. 6，cos 37=0. 8。（1）粒子的發(fā)射角應(yīng)為多大？能經(jīng)過(guò)P、Q兩點(diǎn)的粒子速度v0為多大？（2）與Q點(diǎn)的粒子發(fā)生碰撞后，該粘合體到達(dá)O點(diǎn)正下方時(shí)距O點(diǎn)的間距為多大？（3）如果從O點(diǎn)發(fā)射的粒子速度均勻地分布在（0、2v0）間，則能打到擋板上的粒子數(shù)與發(fā)射出來(lái)的粒子數(shù)之比為多少？19（2022河北保定一模）如圖，在xOy平面內(nèi)存在以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為R的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面向外。質(zhì)量為m，電荷量為+q的帶電粒子自圓周上的A點(diǎn)以速度v0平行于x軸射入磁場(chǎng)區(qū)域，粒子自圓周上的B點(diǎn)離開磁場(chǎng)。已知OA連線與y軸夾角為45，粒子重力忽略不計(jì)。求：（1）做出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，并標(biāo)注軌跡圓心；（不需要敘述作圖過(guò)程，圖正確