2020高考物理一轮复习 限时规范专题练（四）带电粒子在电磁场中运动的综合性问题（含解析）

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1、带电粒子在电磁场中运动的综合性问题　　时间：60分钟　满分：100分一、选择题(本题共7小题，每小题9分，共63分。其中1～5为单选，6～7为多选)1．(2017·全国卷Ⅰ)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(　　)A．ma>mb>mcB．mb>ma>mcC．

2、mc>ma>mbD．mc>mb>ma答案　B解析　设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平衡，即mag＝qE①b在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则mbg＝qE＋qvB②c在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则mcg＋qvB＝qE③比较①②③式得：mb>ma>mc，B正确。2．(2018·河北衡水检测)如图所示，一带负电的小球(质量为m)以一定的初速度v0竖直向上抛出，达到的最大高度为h1；若加上垂直纸面向里的匀强磁场，且初速度仍为v0，小球上升

3、的最大高度为h2；若加上水平向右的匀强电场，且初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3；若加上竖直向上的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h4，不计空气阻力，则(　　)A．h1＝h3B．h1

4、能为Ek，由能量守恒得mgh2＋Ek＝mv，又由于mv＝mgh1，所以h1>h2，h3>h2，C错误；第4个图：因小球带负电，所受电场力的方向向下，则h4一定小于h1，B错误；由于无法确定第4个图过程中电场力做功与第2个图过程中动能Ek的大小关系，故无法确定h2和h4之间的大小关系，D错误。3.有一个电荷量为＋q、重力为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是(　　)A．一定做曲线运动B．不

5、可能做曲线运动C．有可能做匀加速运动D．有可能做匀速运动答案　A解析　由于小球受重力作用，进入平行板间速度大小一定变化，则洛伦兹力变化，小球所受合力变化，小球不可能做匀速或匀加速运动，而一定做曲线运动，B、C、D错误，A正确。4．如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH＝k，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距

6、离。电阻R远大于RL，霍尔元件的电阻可以忽略，则(　　)A．霍尔元件前表面的电势低于后表面B．若电源的正负极对调，电压表将反偏C．IH与I成反比D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比答案　D解析　当霍尔元件通有电流IH时，根据左手定则，电子将向霍尔元件的后表面运动，故霍尔元件的前表面电势较高，A错误。若将电源的正负极对调，则磁感应强度B反向，IH反向，根据左手定则，电子仍向霍尔元件的后表面运动，故仍是霍尔元件的前表面电势较高，B错误。因R与RL并联，根据并联分流，得IH＝I，故IH与I成正比，C错误

7、。由于B与I成正比，设B＝aI，则IL＝I，PL＝IRL，故UH＝k＝PL，知UH∝PL，D正确。5．(2019·安徽省示范高中考试)如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。静电分析器通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐射的电场，中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，磁分析器的左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为＋q的离子(初速度为零，重力不计

8、)，经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器(进入收集器时速度方向与O2P平行)。下列说法正确的是(　　)A．磁分析器中匀强磁场的方向垂直于纸面向内B．加速电场中的加速电压U＝ERC．磁分析器中轨迹圆心O2到Q点的距离d＝D．任何带正电的离子若能到达P点，则一定能进入收集器答案　B解析　该离子在磁分析器中沿顺时针方向转动，所受洛伦兹力指向圆心，根据左手定则可知，磁分析器中匀强磁场的方向垂