2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強(qiáng)化雙擊訓(xùn)練 專題十二 電場(chǎng)和磁場(chǎng)綜合應(yīng)用 A卷1.某空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)以一定初速度射入該空間后,做勻速直線運(yùn)動(dòng);若僅撤除電場(chǎng),則該粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列因素與完成上述兩類運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的是(   )A.磁場(chǎng)和電場(chǎng)的方向                    B.磁場(chǎng)和電場(chǎng)的強(qiáng)弱
C.粒子的電性和電荷量                   D.粒子入射時(shí)的速度2.關(guān)于洛倫茲力的應(yīng)用，下列說(shuō)法正確的是（   ）A.圖a速度選擇器中篩選出的粒子沿著PQ做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.圖b回旋加速器接入的工作電源是直流電C.圖c是質(zhì)譜儀的主要原理圖.其中在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑最大的是D.圖d是磁流體發(fā)電機(jī)，將一束等離子體噴入磁場(chǎng)，A,B兩板間會(huì)產(chǎn)生電壓，且A板電勢(shì)高3.現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的粒子,其示意圖如圖所示,其中加速電場(chǎng)的電壓恒定.質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場(chǎng)加速,經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場(chǎng).若換成α粒子在入口處從靜止開始被同一加速電場(chǎng)加速,為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場(chǎng),則磁感應(yīng)強(qiáng)度與原來(lái)相比,增加的倍數(shù)是(   )A. B. C.2 D.4.磁流體發(fā)電的原理如圖所示。將一束速度為v的等離子體垂直于磁場(chǎng)方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在相距為d、寬為a、長(zhǎng)為b的兩平行金屬板間便產(chǎn)生電壓。如果把上下極板和電阻R連接,上、下板就是一個(gè)直流電源的兩極。若穩(wěn)定時(shí)等離子體在兩板間均勻分布,電阻率為ρ。忽略邊緣效應(yīng),下列判斷正確的是(   )A.上板為正極,電流
B.上板為負(fù)極,電流
C.下板為正極,電流
D.下板為負(fù)極,電流5.回旋加速器給帶電粒子加速時(shí),不能把粒子的速度無(wú)限制地增大,其原因是(   )A.加速器功率有限,不能提供足夠大的能量B.加速器內(nèi)無(wú)法產(chǎn)生磁感強(qiáng)度足夠大的磁場(chǎng)C.加速器內(nèi)無(wú)法產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大的電場(chǎng)D.速度增大使粒子質(zhì)量增大,粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步,無(wú)法再加速6.如圖所示，在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電荷量為q的液滴在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，重力加速度為g,則液滴的質(zhì)量和環(huán)繞速度分別為(   )A.  B.C.  D.7.帶正電的甲、乙、丙三個(gè)粒子(不計(jì)重力)分別以速度垂直射入電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直的復(fù)合場(chǎng)中，其軌跡如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(   )A． B． C．甲的速度可能變大D．丙的速度不一定變大8.如圖所示，空間某處存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶負(fù)電的金屬小球從M點(diǎn)水平射入此區(qū)域，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，關(guān)于小球由M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(   )A.小球可能做勻變速運(yùn)動(dòng) B.小球一定做變加速運(yùn)動(dòng)C.小球動(dòng)能可能不變  D.小球機(jī)械能守恒9.空間有足夠大的正交的垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)線，一不計(jì)重 力的帶電粒子在O點(diǎn)以某一初速度垂直等勢(shì)線進(jìn)入正交的電磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，已知粒子在P點(diǎn)的速 度比在O點(diǎn)的速度大，則(   )A.帶電粒子一定帶負(fù)電B.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定是拋物線C.電場(chǎng)線方向一定垂直等勢(shì)線向右D.帶電粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的過(guò)程中電勢(shì)能增大10.如圖所示，兩個(gè)半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中，軌道兩端在同一高度上，軌道是光滑的。兩個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從兩軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，為軌道的最低點(diǎn)，則(   )
 A.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度B.兩小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)的速度C.小球第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)間大于小球第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間D.在磁場(chǎng)中小球能到達(dá)軌道的另一端，在電場(chǎng)中小球不能到達(dá)軌道的另一端11.如圖所示,在的區(qū)域內(nèi)存在兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng).以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為;其余區(qū)域的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為.一比荷為k的帶電粒子在加速電場(chǎng)的下極板處無(wú)初速度釋放,經(jīng)加速后從坐標(biāo)為的a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),又從坐標(biāo)為的b點(diǎn)離開磁場(chǎng),且粒子經(jīng)過(guò)各磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度方向均與該邊界線垂直.不計(jì)粒子的重力,且不考慮粒子多次進(jìn)入半圓形區(qū)域磁場(chǎng)的情況,則加速電場(chǎng)的電壓大小可能為(   )A. B. C. D.12.如圖所示，界面與水平地面之間有一個(gè)正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，在上方有一個(gè)帶正電的小球自靜止開始下落，穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)到達(dá)地面。設(shè)空氣阻力不計(jì)，下列說(shuō)法中正確的是(   )A.在復(fù)合場(chǎng)中，小球做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)B.在復(fù)合場(chǎng)中，小球下落過(guò)程中的電勢(shì)能減小C.小球從靜止開始下落到水平地面時(shí)的動(dòng)能等于其電勢(shì)能和重力勢(shì)能的減少量總和D.若其他條件不變，僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，小球從原來(lái)位置下落到水平地面時(shí)的動(dòng)能不變

                 
答案以及解析1.答案：C解析：由題可知，當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即，則，若僅撤除電場(chǎng),粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明要滿足題意，對(duì)磁場(chǎng)與電場(chǎng)的 方向以及強(qiáng)弱程度都要有要求，但是對(duì)電性 和電量無(wú)要求，根據(jù)可知，洛倫茲力 的方向與速度方向有關(guān)，故對(duì)入射時(shí)的速度也有要求，故選C。2.答案：C解析：帶電粒子在圖a速度選擇器中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到電場(chǎng)力和洛倫茲力，二力平衡，沿著PQ做勻速直線運(yùn)動(dòng)，被篩選出來(lái)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖b中回旋加速器，帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).經(jīng)過(guò)D形盒之間的狹縫時(shí)加速，所以回旋加速器接入的工作電源是與帶電粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)周期相同的交流電.選項(xiàng)B錯(cuò)誤;圖c是質(zhì)譜儀的主要原理圖，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速有，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力提供向心力，有，解得，由此可知在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑最大的是比荷()最小的粒子，三種粒子電荷量相同，質(zhì)量最大，所以在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑最大的是,C正確;將一束等離子體噴入磁場(chǎng).根據(jù)左手定則可知，正離子向下偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向上偏轉(zhuǎn).A,B兩板間會(huì)產(chǎn)生電壓.且B板電勢(shì)高,D錯(cuò)誤。3.答案：B解析：粒子在加速電場(chǎng)中的直線加速過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理得,解得;帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律有,聯(lián)立可得;質(zhì)子與α粒子經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速,則U相同,從同一出口離開磁場(chǎng),則R相同,由,可得,即,故B正確.4.答案：C解析：根據(jù)左手定則，正電荷受到的洛倫茲力方向向下，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向上，因此下極板為電源的正極，根據(jù)平衡有，解得穩(wěn)定時(shí)電源的電動(dòng)勢(shì)，則流過(guò)R的電流為，而，則得電流大小為，C正確．5.答案：D解析：回旋加速器中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期為，當(dāng)粒子速度比較小時(shí)，可以認(rèn)為其質(zhì)量是不變的，那么其周期也不變。但當(dāng)粒子的速度很大，接近光速時(shí)，其質(zhì)量明顯增大，周期也發(fā)生了明顯變化，粒子運(yùn)行的周期與交變電壓不再同步，無(wú)法再加速。6.答案：B解析：液滴在重力場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),可知,液滴受到的重力和電場(chǎng)力是一對(duì)平衡力,則得：,解得液滴在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為：結(jié)合,得.故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選：B。7.答案：A解析：對(duì)于甲粒子：軌跡向上彎曲,,;對(duì)于乙粒子：軌跡不彎曲,,;對(duì)于丙粒子：軌跡向下彎曲,,;則,故A正確,B錯(cuò)誤;甲粒子向上偏,電場(chǎng)力做負(fù)功,導(dǎo)致動(dòng)能減小,則速度在減小,故C錯(cuò)誤;丙粒子的電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,則速度變大,故D錯(cuò)誤。故選A。8.答案：BC解析：小球從M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在豎直方向上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，受到的豎直向下的重力和豎直向上的電場(chǎng)力不變，速度方向變化，則洛倫茲力方向變化，所以三個(gè)力的合力方向變化，故小球不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，一定做變加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確.若電場(chǎng)力和重力等大反向，則該過(guò)程中電場(chǎng)力和重力做的功之和為零，而洛倫茲力不做功，小球的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，這種情況下小球機(jī)械能不守恒；若電場(chǎng)力和重力不等大反向，則有電場(chǎng)力做功，小球的動(dòng)能可能不變，重力勢(shì)能減小，小球機(jī)械能不守恒，故C正確，D錯(cuò)誤.9.答案：AC解析：根據(jù)粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和左手定則可知，粒子一定帶負(fù)電,選項(xiàng)A正確;由洛倫茲力方向與速度方向垂直，粒子受到的合力是變力，而物體只有在恒力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌跡才是拋物線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于空間只存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，粒子的速度增大，說(shuō)明在此過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功,則電場(chǎng)線方向一定垂直等勢(shì)線向右，選項(xiàng)C正確；電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.答案：BD解析：AB.小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力不做功，所以只有重力做功。在電場(chǎng)中受的電場(chǎng)力向左，下滑過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，所以到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度關(guān)系為，故A錯(cuò)誤，B正確；
C.整個(gè)過(guò)程的平均速度，所以時(shí)間，故C錯(cuò)誤；
D. 由于電場(chǎng)力做負(fù)功，電場(chǎng)中的小球不能到達(dá)軌道的另一端。故D正確。
故選：BD11.答案：ACD解析：若粒子直接從b點(diǎn)射出,由動(dòng)能定理得,由牛頓第二定律得,聯(lián)立解得,A正確;若粒子經(jīng)過(guò)半圓形區(qū)域時(shí),則其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,由幾何知識(shí)得,聯(lián)立解得,又,聯(lián)立解得,C、D正確,B錯(cuò)誤.12.答案：BC解析：球剛進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)受力如圖，因此小球向右偏轉(zhuǎn)。由于洛倫茲力與速度有關(guān)，故小球所受的合力大小方向都變化，電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減小，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確。由于洛倫茲力不做功，系統(tǒng)能量守恒，因此選項(xiàng)C正確。當(dāng)磁場(chǎng)變強(qiáng)，豎直方向平均加速度變小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)，水平方向平均加速度增大，小球落地點(diǎn)的水平位移增大，電場(chǎng)力做正功增加，重力做的正功不變，總功增加，由動(dòng)能定理知小球的動(dòng)能增大，因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故本題選BC。
 

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