高三物理二轮复习 考前基础回扣练 十 带电粒子在组合场复合场中的运动

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺考前基础回扣练 十带电粒子在组合场、复合场中的运动建议用时20分钟1.(多选)回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是()A.离子从电场中获得能量B.离子从磁场中获得能量C.只增大空隙距离可增加离子从回旋加速器中获得的动能D.只增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的动能【解析】选A、D。回旋加速器通过电场对离子做功获得能量,选项A正确;洛伦兹力对离子不做功,选项B错误;电场对离子做功与电势差成正比,增大空隙距离不能增大电场力对离子做的功,选项C错误;由Ekm=q2B2r22m知,增大D形盒的半径可以使离子加速次数增加,从而增加从回旋加速器中获得的动能,故选项D正确。2.(多选)如图所示,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(磁感应强度为B)和匀强电场(电场强度为E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场(磁感应强度为B),最终打在A1A2上,下列表述正确的是()A.粒子带负电B.所有打在A1A2上的粒子,在磁感应强度为B的磁场中的运动时间都相同C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于EBD.粒子打在A1A2的位置越靠近P,粒子的比荷qm越大【解析】选C、D。根据粒子在磁感应强度为B的磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电,选项A错误;带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动,则电场力与洛伦兹力等大反向,Eq=Bqv,可得v=EB,选项C正确;由洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得r=mvBq,则qm=vBr,越靠近P,r越小,粒子的比荷越大,选项D正确;所有打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B的磁场中都只运动半个周期,周期T=2mBq,比荷不同,打在A1A2上的粒子在磁感应强度为B的磁场中的运动时间不同,选项B错误。3.(多选)如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图象可能是图中的()【解析】选A、D。带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力,当重力与洛伦兹力相等时,圆环将做匀速直线运动,选项A正确;当洛伦兹力大于重力时,圆环受到摩擦力的作用,并且随着速度的减小而减小,圆环将做加速度减小的减速运动,最后做匀速直线运动,选项D正确;如果重力大于洛伦兹力,圆环也受摩擦力作用,且摩擦力越来越大,圆环将做加速度增大的减速运动,故选项B、C错误。4.如图所示,两平行、正对金属板水平放置,使上面金属板带上一定量正电荷,下面金属板带上等量的负电荷,再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转。若带电粒子所受重力可忽略不计,仍按上述方式将带电粒子射入两板间,为使其向下偏转,下列措施中不可行的是()A.仅增大带电粒子射入时的速度B.仅增大两金属板所带的电荷量C.仅减小粒子所带电荷量D.仅改变粒子的电性【解析】选C。带电粒子在两板之间受电场力与洛伦兹力,但两者的大小不等,且方向不确定。若仅增大带电粒子射入时的速度,可能因为所受的洛伦兹力变大,而使带电粒子向下偏转,选项A错误;若仅增大两金属板所带的电荷量,因两极板间的电场强度增大,故带电粒子可能向下偏转,选项B错误;若仅减小粒子所带的电荷量,则由于粒子所受电场力与洛伦兹力以相同的倍数变化,故带电粒子仍向上偏转,选项C正确;仅改变粒子的电性,则由于两个力的方向都发生变化,带电粒子将向下偏转,选项D错误。5.质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器,如图所示。它的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,然后利用相关规律计算出带电粒子的质量。图中虚线为某粒子运动轨迹,由图可知()A.此粒子带负电B.下极板S2比上极板S1电势高C.若只增大加速电压U,则半径r变大D.若只增大入射粒子的质量,则半径r变小【解析】选C。粒子从S3小孔进入磁场中,速度方向向下,粒子向左偏转,由左手定则可知粒子带正电。带正电的粒子在S1和S2两板间加速,则要求场强的方向向下,那么S1板的电势高于S2板的电势,选项A、B错误;粒子在电场中加速,由动能定理有qU=12mv2,在磁场中偏转,则有r=mvqB,联立两式解得r=2UmqB2,由此式可以看出只增大U或只增大m时,粒子的轨道半径都变大,选项C正确,D错误。6.(多选)在如图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的带正电的小球(小球所受的重力不可忽略)在穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是()A.E和B都沿y轴的负方向B.E和B都沿x轴的正方向C.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向D.E沿z轴正方向,B沿x轴负方向【解析】选C、D。小球穿过电场、磁场、重力场三场并存的区域时未发生偏转,即做匀速直线运动,受力满足平衡条件。当E沿z轴正方向,B沿y轴负方向,且满足mg=Eq+qvB时小球做匀速直线运动;当E沿z轴正方向,B沿x轴负方向,洛伦兹力为零,且满足mg=qE时小球做匀速直线运动,故选项C、D正确。7.(多选)在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里,有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P+在磁场中转过=30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+()A.在电场中的加速度之比为11B.在磁场中运动的半径之比为31C.在磁场中转过的角度之比为12D.离开电场区域时的动能之比为13【解析】选B、C、D。P+和P3+的电荷量分别是+q和+3q,质量相同,加速度之比a1a2=q3q=13,A错误;在电场中由动能定理,qU=12mv2,解得v=2qUm,在磁场中的半径r=mvqB=1B2mUq,r1r2=31,B正确;粒子在磁场中的偏转角为,由题意sin30=dr1(d为磁场宽度),si