带电粒子在复合场中的运动一、单选题1．（2020·全国高三专题练习）作用在导电液体上的安培力能起到推动液体流动的作用，这样的装置称为电磁泵，它在医学技术上有多种应用，血液含有离子，在人工心肺机里的电磁泵就可作为输送血液的动力．某电磁泵及尺寸如图所示，矩形截面的水平管道上下表面是导体，它与磁感强度为B的匀强磁场垂直，并有长为的部分在磁场中，当管内充满血液并通以横穿管子的电流时血液便能向前流动．为使血液在管内不流动时能产生向前的压强P，电流强度I应为A．B．C．D．2．（2020·全国高三专题练习）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υ．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，以此控制屏幕的熄灭．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υ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 a3．（2020·江苏省高三月考）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D 形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是A ．增大匀强电场间的加速电压B ．增大磁场的磁感应强度C ．减小狭缝间的距离D ．减小D 形金属盒的半径4．（2020·江苏省高三月考）磁流体发电机的结构简图如图所示。
把平行金属板A 、B 和电阻R 连接，A 、B 之间有很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v 喷入磁场，A 、B 两板间便产生电压，成为电源的两个电极。
下列推断正确的是（ ）A ．A 板为电源的正极B ．电阻R 两端电压等于电源的电动势C ．若减小两极板的距离，则电源的电动势会减小D ．若增加两极板的正对面积，则电源的电动势会增加5．（2020·四川省高三二模）反质子的质量与质子相同，电荷与质子相反。
一个反质子从静止经电压U 1加速后，从O 点沿角平分线进入有匀强磁场（图中未画岀）的正三角形OAC 区域，之后恰好从A 点射岀。
已知反质子质量为m ，电量为q ，正三角形OAC 的边长为L ，不计反质子重力，整个装置处于真空中。
则（ ）AB ．保持电压U 1不变，增大磁感应强度，反质子可能垂直OA 射出C ．保持匀强磁场不变，电压变为114U ，反质子从OA 中点射岀D ．保持匀强磁场不变，电压变为114U ，反质子在磁场中运动时间减为原来的12 6．（2020·福建省高三一模）如图是质谱仪的工作原理示意图，它是分析同位素的一种仪器，其工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，挡板D 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2。
若（ ）A ．只增大粒子的质量，则粒子经过狭缝P 的速度变大B ．只增大加速电压U ，则粒子经过狭缝P 的速度变大C ．只增大粒子的比荷，则粒子在磁场中的轨道半径变大D ．只增大磁感应强度，则粒子在磁场中的轨道半径变大二、多选题7．（2020·长沙市雅礼书院中学高三月考）如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成．若静电分析器通道中心线的半径为R ，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E ，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外．一质量为m 、电荷量为q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P 点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q 点．不计粒子重力．下列说法正确的是( )A ．极板M 比极板N 的电势高B ．加速电场的电压U=ERC ．直径D．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷8．（2020·山东省章丘四中高三月考）用图示装置可以检测霍尔效应。
利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压。
已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴，空穴可视为能自由移动的带正电的粒子。
图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。
当开关S1、S2闭合后，电流表A和电流表B、C都有明显示数，下列说法中正确的是（）A．电表B为电压表，电表C为电流表B．接线端4的电势低于接线端2的电势C．若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，则电压表的示数将保持不变D．若增大R1、增大R2，则电压表示数增大9．（2020·全国高三专题练习）长为l、间距为d的平行金属板水平正对放置，竖直光屏M到金属板右端距离为l，金属板左端连接有闭合电路，整个装置结构如图所示. 质量为m、电荷量为q的粒子以初速度0v 从两金属板正中间自左端N点水平射入，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，粒子恰好垂直撞在光屏上. 对此过程，下列分析正确的是（）A．粒子在平行金属板间的运动时间和从金属板右端到光屏的运动时间相等B．板间电场强度大小为2mg qC．若仅将滑片P向下滑动一段后，再让该粒子从N点以水平速度0v射入板间，粒子不会垂直打在光屏上D．若仅将两平行板的间距变大一些，再让该粒子从N点以水平速度0v射入板间，粒子依然会垂直打在光屏上10．（2020·湖北省襄阳三中高三月考）如图所示，H1、H2是同种金属材料（自由电荷为电子）、上下表面为正方形的两个霍尔元件，H1的边长和厚度均为H2边长和厚度的2倍。
将两个霍尔元件放置在同一匀强磁场B中，磁场方向垂直于两元件正方形表面。
在两元件上加相同的电压，形成图示方向的电流，M、N 两端形成霍尔电压U，下列说法正确的是（）A．H1中的电流强度是H2中电流强度的2倍B．H1、H2上M端电势高于N端电势C．H1中产生的霍尔电压是H2中产生的霍尔电压的2倍D．H1中产生的霍尔电压等于H2中产生的霍尔电压11．（2020·黑龙江省黑龙江实验中学高三期末）如图甲所示，等离子气流（由高温高压的等电量的正、负离子组成）由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2 相连接，线圈A与直导线cd相连接，线圈A内存在如图乙所示的变化磁场，且磁感应强度B的正方向规定为向左，则下列叙述正确的是（）A．0～1s内ab、cd导线互相排斥B．1～2s内ab、cd导线互相吸引C．2～3s内ab、cd导线互相排斥D．3～4s内ab、cd导线互相吸引12．（2020·全国高三专题练习）去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则()A ．a 侧电势比c 侧电势高B ．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大C ．若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值D ．污水流量Q 与U 成正比，与L 、D 无关三、解答题13．（2020·全国高三零模）一个质量m=0.1g 的小滑块，带有q=4510C -⨯的电荷，放置在倾角30︒=α的光滑斜面上(斜面绝缘)，斜面置于B=0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示小滑块由静止开始沿斜面下滑，其斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面问：（1）小滑块带何种电荷？（2）小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？（3）该斜面的长度至少多长？14．（2020·山东省高三月考）如图所示，在xOy 平面内,紧挨着的三个“柳叶”形有界区域①②③内（含边界上）有磁感应强度为B 的匀强磁场，它们的边界都是半径为a 的圆，每个圆的端点处的切线要么与x 轴平行，要么与y 轴平行．①区域的下端恰在O 点,①②区域在A 点平滑连接,②③区域在C 点平滑连接．大量质量均为m 、电荷量均为q 的带正电的粒子依次从坐标原点O 以相同的速率、各种不同的方向射入第一象限内（含沿x 轴、y 轴方向），它们只要在磁场中运动,轨道半径就都为a ．在y≤－a 的区域，存在场强为E 的沿－x 方向的匀强电场．整个装置在真空中，不计粒子重力和粒子之间的相互作用．求：（1）粒子从O点出射时的速率v0；（2）这群粒子中，从O点射出至运动到x轴上的最长时间；（3）这群粒子到达y轴上的区域范围．15．（2020·浙江省台州中学高三月考）如图甲所示，粒子源靠近水平极板M、N的M板，N板下方有一对长为L，间距为d=1.5L的竖直极板P、Q，再下方区域存在着垂直于纸面的匀强磁场，磁场上边界的部分放有感光胶片．水平极板M、N中间开有小孔，两小孔的连线为竖直极板P、Q的中线，与磁场上边界的交点为O．水平极板M、N之间的电压为U0；竖直极板P、Q之间的电压U PQ随时间t变化的图象如图乙所示；磁场的磁感强度．粒子源连续释放初速不计、质量为m、带电量为+q的粒子，这些粒子经加速电场获得速度进入竖直极板P、Q之间的电场后再进入磁场区域，都会打到感光胶片上．已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期，粒子重力不计．求：（1）带电粒子进入偏转电场时的动能E K；（2）磁场上、下边界区域的最小宽度x；（3）带电粒子打到磁场上边界感光胶片的落点范围．16．（2020·北京中关村中学高三月考）如图所示，虚线O 1O 2是速度选择器的中线，其间匀强磁场的磁感应强度为B 1，匀强电场的场强为E （电场线没有画出）。
照相底片与虚线O 1O 2垂直，其右侧偏转磁场的磁感应强度为B 2。
现有一个离子沿着虚线O 1O 2向右做匀速运动，穿过照相底片的小孔后在偏转磁场中做半径为R 的匀速圆周运动，最后垂直打在照相底片上（不计离子所受重力）。
(1)求该离子沿虚线运动的速度大小v ；(2)求该离子的比荷q m； (3)如果带电量都为q 的两种同位素离子，沿着虚线O 1O 2射入速度选择器，它们在照相底片的落点间距大小为d ，求这两种同位素离子的质量差△m 。