2022届高三物理二轮复习练习：专题分层突破练9　带电粒子在复合场中的运动含解析

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专题分层突破练 9　带电粒子在复合场中的运动
A组
1.(2021 湖南邵阳高三一模)
如图所示,有一混合正离子束从静止通过同一加速电场后,进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域
Ⅰ
,如果这束正离子束在区域
Ⅰ
中不偏转,不计离子的重力。则说明这些正离子在区域
Ⅰ
中运动时一
定相同的物理量是(
　　
)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.动能 B.质量 C.电荷 D.比荷
2.(多选)(2021 辽宁高三一模)
劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器如图所示,高真空中的两个 D形金属盒间留有平行的狭缝,粒子通
过狭缝的时间可忽略。匀强磁场与盒面垂直,加速器接在交流电源上,若A处粒子源产生的质子可在
盒间被正常加速。下列说法正确的是(
　　
)
A.虽然逐渐被加速,质子每运动半周的时间不变
B.只增大交流电压,质子在盒中运行总时间变短
C.只增大磁感应强度,仍可能使质子被正常加速
D.只增大交流电压,质子可获得更大的出口速度
3.(2021 四川成都高三二模)
如图,在第一、第四象限的 y≤0.8 m 区域内存在沿 y轴正方向的匀强电场,电场强度大小 E=4×103
N/C;在第一象限的 0.8 m<y≤1.0 m 区域内存在垂直坐标平面向外的匀强磁场。一个质量 m=1×10-10
kg、电荷量 q=1×10-6 C 的带正电粒子,以v0=6×103 m/s 的速率从坐标原点 O沿x轴正方向进入电场。
不计粒子的重力。已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)求粒子第一次离开电场时的速度;
(2)为使粒子能再次进入电场,求磁感应强度 B的最小值。
4.
(2021 广东高三六校第四次联考)一种质谱仪的结构简化图如图所示,粒子源释放出初速度可忽略不
计的质子,质子经直线加速器加速后由 D形通道的中缝 MN 进入磁场区。该 D形通道的上下表面为
内半径为 2R、外半径为 4R的半圆环。整个 D形通道置于竖直向上的匀强磁场中,正对着通道出口
处放置一块照相底片,它能记录下粒子从通道射出时的位置。已知直线加速器的加速电压为 U,质子
的比荷(电荷量与质量之比)为k,且质子恰好能击中照相底片的正中间位置。
(1)试求匀强磁场的磁感应强度大小 B;
(2)若粒子源只释放某种带正电的粒子且照相底片能接收到该粒子,试求这种粒子比荷需满足的条件。
B组
5.(2021 福建福州高三二模)
如图所示,在xOy 平面直角坐标系中的第一、二象限内有一个矩形区域 MNQP,区域内存在垂直纸面
向里、磁感应强度大小为 B的匀强磁场,MN 在x轴上,MO=ON=3d,MP=NQ=d。在第四象限正方形
ONFD 内存在沿+x 方向、大小 E=的匀强电场,沿PM 在第三象限放置一足够大的荧光屏,屏与 y轴平
行。一个电子 A从坐标原点沿+y 方向射入磁场,恰好不从 PQ 边射出磁场。已知电子的质量为 m,电
荷量为-e。
(1)求电子射入磁场时的速度大小 v;
(2)求电子在电场中运动的时间 t0;
(3)若另一电子 C从x坐标轴上某点(x≠0)以相同的速度射入磁场。A、C打在荧光屏上同一点,求电子
射入磁场时的横坐标 x。
6.
(2021 广东高三月考)如图所示,直角坐标系 xOy 平面内第一、三、四象限存在方向垂直纸面向里的
匀强磁场,第二象限存在沿 y轴正方向的匀强电场。质量均为 m、电荷量均为 q的两带负电粒子
a、b先后以速度 v0从y轴上的 P点分别沿 x轴正、负方向入射,经过一段时间后,两粒子恰好在 x轴
负半轴上的 Q点相遇,此时两粒子均第一次通过 x轴负半轴,已知 O、P两点的距离为 d,电场的电场
强度大小为,不计粒子间的作用力和粒子受到的重力。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子 a、b先后射出的时间差。
7.(2022 河南高三开学考试)如图所示,在平面直角坐标系 xOy 中,以P点(0,R)为圆心、R为半径的圆形
区域内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场,在第一象限的 x=2R和x=4R的区域内有沿 y轴负方向的
匀强电场,在坐标原点 O有一粒子源,可以在纸面内沿各个方向射出质量为 m、电荷量为 q、速度大
小为 v0的粒子,沿y轴正向射出的粒子,刚好沿平行 x轴的方向射出磁场,粒子进入电场后刚好能射到
x轴上 x=4R的位置,不计粒子的重力。
(1)求匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)求匀强电场的电场强度大小;
(3)要使沿与 x轴负方向成 60°角射出的粒子刚好能射到 x轴上 x=4R的位置,求需要将整个电场沿 x
轴平移多大距离。
专题分层突破练 9　带电粒子在复合场中的运动
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