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1、专题9.4 带电粒子在复合场中的运动 1（安徽省合肥一中2019届期末）磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图是它的示意图平行金属板A，B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负离子)喷入磁场，A、B两板间便产生电压如果把A、B和用电器连接，A、B就是直流电源的两个电极，设A、B两板间距为d，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是()AA是直流电源的正极 BB是直流电源的正极C电源的电动势为Bdv D电源的电动势为qvB2（福建省南平一中2019届期中）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流
2、计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )A1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正
3、 D2.7 m/s，a负、b正3（浙江省舟山一中2019届期末）如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U、且上表面的电势比下表面的低，由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()A.，负B.，正 C.，负 D.，正4（湖北省鄂州一中2019届期中）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具它的构造原理如图所示，粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲、乙，速度都很小，可忽略不
4、计粒子经过电场加速后垂直进入有界匀强磁场，最终打到底片上，测得甲、乙两粒子打在底片上的点到入射点的距离之比为32，则甲、乙两粒子的质量之比是()A23B CD945（黑龙江省鹤岗一中2019届期末）回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理图如图所示D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上，位于D1的圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是()A若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大B若只增大交变电压
5、U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为6（河南省焦作一中2019届期中）如图所示，空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能为Ek，那么氘核同样由静止开始经同一加速电场后穿过同一复合场后的动能E的大小是()AEEkBEEk CEa的区域中有垂直于xOy平面的匀强磁场(图中未画出)，一质量为m、电荷量为q的正粒子，从坐标原点由静止开始自由释放，不计粒子重力，能过坐标为(a，b)的P点，则
6、下列说法正确的是()A磁场方向垂直于xOy平面向里 B粒子通过P点时动能为qEaC磁感应强度B的大小可能为 D磁感应强度B的大小可能为69. （湖南省益阳一中2019届期末）如图所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装置处在由水平匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的vt图象为下图中的() 10. （辽宁省大连八中2019届期中）如图所示，带电荷量为q、质量为m的物块从倾角为37的光滑绝缘斜面顶端由静止开始下滑，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向外，求物块在斜面上滑行的最大速度和在斜面上运动的最大位移(斜面足够长，取s
7、in 370.6，cos 370.8)11（山东省实验中学2019届高三模拟）电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用如图所示的电磁泵泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体的液体密度为，在泵体通入导电剂后液体的电导率为(电阻率的倒数)，泵体所在处有方向垂直前表面向外的匀强磁场，磁感应强度为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正极 B通过泵体的电流IC增大磁感应强度可获得更大的抽液高度h D增大液体的电导率可获得更大的抽液高度h12. （广东华南师大附中2019届高三模拟）如图所示，一个质量m0.1 g，电荷量q4104
8、C带正电的小环，套在很长的绝缘直棒上，可以沿棒上下滑动将棒置于正交的匀强电场和匀强磁场内，E10 N/C，B0.5 T小环与棒之间的动摩擦因数0.2.求小环从静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度取g10 m/s2，小环电荷量不变13. （广西南宁三中2019届高三质检）如图所示，区域内有与水平方向成45角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下一质量为m、带电荷量为q的微粒在区域左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域后做匀速圆周运动，从区域右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了60，重力加
9、速度为g，求：(1)区域和区域内匀强电场的电场强度E1、E2的大小；(2)区域内匀强磁场的磁感应强度B的大小；(3)微粒从P运动到Q的时间14（四川成都七中2019届高三模拟）如图所示，在坐标系xOy平面的x0区域内，存在电场强度大小E2105 N/C、方向垂直于x轴的匀强电场和磁感应强度大小B0.20 T、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场在y轴上有一足够长的荧光屏PQ，在x轴上的M(10,0)点处有一粒子发射枪向x轴正方向连续不断地发射大量质量m6.41027 kg、电荷量q3.21019 C的带正电粒子(重力不计)，粒子恰能沿x轴做匀速直线运动若撤去电场，并使粒子发射枪以M点为轴在xOy
10、平面内以角速度2 rad/s顺时针匀速转动(整个装置都处在真空中)(1)判断电场方向，求粒子离开发射枪时的速度大小；(2)带电粒子在磁场中运动的轨迹半径；(3)荧光屏上闪光区域的长度15（陕西工业大学附中2019届高三模拟）如图所示，在区里有与水平方向成60角的匀强电场E1，宽度为d.在区里有垂直于纸面向外的匀强磁场和竖直方向的电场E2，宽度也为d.一电荷量为q、质量为m的微粒自图中P点由静止释放后沿虚线做直线运动进入区的磁场，已知PQ与中间边界MN的夹角是60.若微粒进入区后做匀速圆周运动且还能回到MN边界上重力加速度为g.区和区的磁场在竖直方向足够长，d、m、q已知，求：(1)微粒带何种电
11、荷，电场强度E1；(2)区磁感应强度B的取值范围；(3)微粒第一次在磁场中运动的最长时间16（湖南衡阳八中2019届高三质检）如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图乙所示)，电场强度的大小为E0，E00表示电场方向竖直向上t0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小(2)求电场变化的周期T.(3)改
12、变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值17（河北衡水中学2019届高三调研）如图甲所示，带正电粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线OO连续射入电场中MN板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压UMN，两板间电场可看做是均匀的，且两板外无电场紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B，分界线为CD，EF为屏幕金属板间距为d，长度为l，磁场的宽度为d.已知：B5103 T，ld0.2 m，每个带正电粒子的速度v0105 m/s，比荷为108 C/kg，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的试求：(1)带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径
13、；(2)带电粒子射出电场时的最大速度；(3)带电粒子打在屏幕上的范围18. （山西太原五中2019届高三模拟）如图(a)所示的xOy平面处于变化的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化的图象如图(b)所示，y轴正方向为E的正方向，垂直于纸面向里为B的正方向t0时刻，带负电粒子P(重力不计)由原点O以速度v0沿y轴正方向射出，它恰能沿一定轨道做周期性运动v0、E0和t0为已知量，图(b)中，在0t0时间内粒子P第一次离x轴最远时的坐标为.求：(1)粒子P的比荷；(2)t2t0时刻粒子P的位置；(3)带电粒子在运动中距离原点O的最远距离L.19（辽宁阜新实验中学2019届
14、高三模拟）如图所示的平面直角坐标系xOy，在第、象限内有平行于y轴，电场强度大小相同、方向相反的匀强电场，在第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场一质量为m，电荷量为q的带电粒子，从y轴上的M(0，d)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴的N点进入第象限内，又经过磁场垂直y轴进入第象限，最终粒子从x轴上的P点离开不计粒子所受到的重力求：(1)匀强电场的电场强度E和磁场的磁感应强度B的大小；(2)粒子运动到P点的速度大小；(3)粒子从M点运动到P点所用的时间20（江苏启东中学2019届高三模拟）如图，绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平
15、向右，电场强度大小为E，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑，到达C点时离开MN做曲线运动A、C两点间距离为h，重力加速度为g.(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vC；(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf；(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点已知小滑块在D点时的速度大小为vD，从D点运动到P点的时间为t，求小滑块运动到P点时速度的大小vP.1. (2018全国卷)如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，
16、由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用求(1)磁场的磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子的比荷之比2(2018全国卷25)如图，在y0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场一个氕核H和一个氘核H先后从y轴上yh点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60，并从坐标原点O处第一次射
17、出磁场.H的质量为m，电荷量为q.不计重力求(1)H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；(2)磁场的磁感应强度大小；(3)H第一次离开磁场的位置到原点O的距离3.(2018全国卷)如图，在y0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在y0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场一个氕核H和一个氘核H先后从y轴上yh点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向已知H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为60，并从坐标原点O处第一次射出磁场.H的质量为m，电荷量为q.不计重力求：(1)H第一次进入磁场的位置到原点O的距离；(2)磁场的磁感应强度大小；(3)H第一次离开磁场的位置到原点
18、O的距离4(2017天津卷)平面直角坐标系xOy中，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等不计粒子重力，问：(1)粒子到达O点时速度的大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度的大小之比5(2017全国卷)如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc.已知在该
19、区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是()AmambmcBmbmamc Cmcmamb Dmcmbma6(2016天津卷)如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E5 N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B0.5 T，有一带正电的小球，质量m1.0106 kg，电荷量q2106 C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g10 m/s2.求：(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；(2)从撤掉磁场到小球再
20、次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.7.(2016全国卷)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍此离子和质子的质量比约为()A11 B12 C121 D1448(2016江苏卷)回旋加速器的工作原理如图甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0.周期T.一束该种粒子在t0 时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用求：(1)出射粒子的动能Em.(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0.(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件