【南方凤凰台】高考物理二轮复习检测与评估 专题八 带电粒子在复合场中的运动（含13年模拟）.doc

专题八带电粒子在复合场中的运动1. (多选)(2013南通一模)回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用,其原理如图所示.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u,则质子在回旋加速器中运行时间会变短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2. (多选)(2013海安中学)如图所示,匀强磁场b垂直于纸面向里,带电粒子(重力不计)在垂直于磁场的竖直平面内做以o为圆心的沿顺时针方向的匀速圆周运动.当粒子运动到最低点p时,突然加一个竖直方向的匀强电场,粒子运动到p点,p和o在同一水平面上.下列说法中正确的是()a. 粒子带负电b. 匀强电场的方向向下c. 粒子在p点处的速度小于在p点处的速度d. 粒子在p点处的电势能大于在p点处的电势能3. (2013常州一模)如图所示,足够长的竖直绝缘管处于方向彼此垂直、电场强度和磁感应强度分别为e和b的匀强电场和匀强磁场中.一个质量为m的带正电q的小球,从静止开始沿管下滑,则在下滑的全过程中小球的加速度a与时间t的关系图象正确的是()4. (多选)(2013苏北三市一模)如图所示为一种质谱仪示意图,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.下列说法中正确的是()a. 极板m比极板n电势高b. 加速电场的电压u=erc. 直径pq=2bd. 若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点,则该群离子具有相同的比荷5. (多选)(2013姜堰中学)如图所示,在第二象限内有水平向右的匀强电场,电场强度为e,在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为b.有一个带电粒子(重力不计)以垂直于x轴的初速度v0从x轴上的p点进入匀强电场,恰好与y轴成45角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限.已知op之间的距离为d,则带电粒子()a. 带正电荷b. 在电场中运动的时间为c. 在磁场中做圆周运动的半径为dd. 在磁场中运动的时间为6. (多选)(2013常州模拟)如图所示,竖直放置的两块很大的平行金属板a、b相距为d,ab间的电场强度为e.今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小不变,而方向变成水平方向,且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域.bc宽度也为d,所加电场大小为e,方向竖直向上,磁感应强度方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小等于,重力加速度为g,则下列关于粒子运动的说法中,正确的是()a. 粒子在ab区域中做匀变速运动,运动时间为b. 粒子在bc区域中做匀速圆周运动,圆周半径r=2dc. 粒子在bc区域中做匀速圆周运动,运动时间为d. 粒子在ab、bc区域中运动的总时间为7. ( 2013南京二模)如图所示,在xoy平面的y轴左侧存在沿y轴正方向的匀强电场,y轴右侧区域内存在磁感应强度大小b1=、方向垂直纸面向外的匀强磁场,区域、区域的宽度均为l,高度均为3l.质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标为(-2l,-l)的a点以速度v0沿+x方向射出,恰好经过坐标为0,-(-1)l的c点射入区域.粒子重力忽略不计.(1) 求匀强电场的电场强度大小e.(2) 求粒子离开区域时的位置坐标.(3) 要使粒子从区域上边界离开,可在区域内加垂直纸面向内的匀强磁场.试确定磁感应强度b2的大小范围,并说明粒子离开区域时的速度方向.8. (2013苏中二模)如图甲所示,在边界oo左侧区域有磁感应强度为b 的匀强磁场,磁场方向水平向外.右侧水平放置长为l、相距为d的平行金属板m、n,m板左端紧靠磁场边界,磁场边界上o点与n板在同一水平面上,边界oo与水平面的夹角为45,o1o2为平行板的中线,在两板间存在如图乙所示的交变电场(取竖直向下为正方向).某时刻从o点竖直向上同时发射两个质量均为m、电荷量均为+q的粒子a和b,初速度不同.粒子a 在图乙中的t=时刻,从o1 点进入板间电场运动,并从o2 点射出板间电场;粒子b 恰好紧靠m 板左端进入电场,已知交变电场周期t=,不计粒子重力和粒子间的相互作用.(1) 求粒子a、b 从o 点射出时的初速度va 和vb.(2) 粒子b 能穿出板间电场,求电场强度大小e0 满足的条件.(3) 若粒子b刚好能穿出板间电场,求粒子b穿过板间电场过程中电场力做的功w.专题八带电粒子在复合场中的运动1. bd 2. acd 3. d 4. ad 5. abd 6. abd 7. (1) 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动.2l=v0t,l=,解得e=.(2) 设带电粒子经c点时的竖直分速度为vy,速度为v,vy=t=v0,v=v0,方向与x轴正方向成45斜向上.粒子进入区域做匀速圆周运动,b1qv=m, r=,解得r=l.由几何关系知,离开区域时的位置坐标为x=l,y=0.(3)根据几何关系知,带电粒子从区域上边界离开,磁场的半径需满足lrl,由r= 得b2,根据几何关系知,带电粒子离开磁场时速度方向与y轴正方向夹角3090.8. (1)如图甲所示,粒子a、b在磁场中均转过90,平行于金属板进入电场,设在磁场中圆周运动半径分别是ra和rb,则由几何关系有ra=,rb=d.甲由向心力公式有 qvab=m,qvbb=m,解得va=,vb=.(2)粒子a、b同时离开磁场,a比b进入电场落后的时间t=,解得t=.粒子b在t=0时刻进入电场,粒子在电场中运动的加速度a=,粒子a在竖直方向速度随时间的变化图象如图乙所示,在板间运动的时间ta=,ta=kt(k为正整数). 乙 丙粒子b在竖直方向速度随时间的变化图象如图丙所示,在板间运动的时间tb=k