11专题11 带电粒子在组合场

1、专题11带电粒子在组合场、复合场、交变场中的运动a组限时：25分钟答案链接p1031(2019河南安阳二模)易(多选)如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从m点水平射入场区，经一段时间运动到n点，关于小球由m到n的运动，下列说法正确的是()a小球可能做匀变速运动b小球一定做变加速运动c小球动能可能不变d小球机械能守恒2(2018山西太原5月调考)易如图所示，空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，图中虚线为匀强电场的等势线，一不计重力的带电粒子在m点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中，运动轨迹如图所示(粒子在n点的速度比在m点的速度大)则下列

2、说法正确的是()a粒子一定带正电b粒子的运动轨迹一定是抛物线c电场线方向一定垂直等势面向左d粒子从m点运动到n点的过程中电势能增大3(2019福建龙岩质检)易如图所示，两平行金属板中间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，不计重力的带电粒子沿垂直于电场和磁场方向射入有可能做直线运动的是()a b c d4(2019浙江温州二模)易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周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个d形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示现用同一回旋加速器分别加速两种同位素，关于高频交流电源的周期和获得的最

3、大动能的大小，下列说法正确的是()a加速质量大的交流电源的周期较大，加速次数少b加速质量大的交流电源的周期较大，加速次数多c加速质量大的交流电源的周期较小，加速次数多d加速质量大的交流电源的周期较小，加速次数少5(2019广西南宁三校模拟)易(多选)如图所示，空间中存在正交的匀强电场e和匀强磁场b(匀强电场水平向右)，在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球(不考虑两带电球的相互作用，两球电荷量始终不变)，关于小球的运动，下列说法正确的是()a沿ab、ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动b只有沿ab抛出的带电小球才可能做直线运动c若有小球能做直线运动，则它一定是匀速运动d两小球在运动

4、过程中机械能均守恒6中(多选)如图甲所示是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个d形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连带电粒子在磁场中运动的动能ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是()a在ekt图中应有t4t3t3t2t2t1b高频电源的变化周期应该等于tntn1c粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大d当b一定时，要想粒子获得的最大动能越大，则要求d形盒的面积也越大b组限时：25分钟答案链接p1037(2018陕西西安4月调考)易如图所示，a、b为竖直正对放置的两平行金属板，其中a板带正电，两板间的电压为u

5、，在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面pq，pq下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为b，一比荷为的带正电粒子以速度v0从两板中间位置沿与a、b平行方向射入两板间的偏转电场，不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从pq边界上的m点进入磁场，运动一段时间后又从pq边界上的n点射出磁场，设m、n两点间的距离为x(m、n点在图中未画出)则以下说法中正确的是()a只减小磁感应强度b的大小，则x减小b只增大初速度v0的大小，则x减小c只减小带电粒子的比荷，则x不变d只减小偏转电场的电压u的大小，则x不变8(2019河北衡水模拟)中(多选)如图所示，一对间距可变的平行

6、金属板c、d水平放置，两板间有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为b的匀强磁场两板通过滑动变阻器与铅蓄电池相连，这种铅蓄电池能快速转换到“逆变”状态，即外界电压过低时能向外界提供一定的供电电压，当外界电压超过某一限定值时可转换为充电状态，闭合开关s后，有一束不计重力的带正电粒子从左侧以一定的速度v0射入两板间恰能做直线运动，现对入射粒子或对装置进行调整，则下列有关描述正确的是()a若仅将带正电的粒子换成带负电的粒子，其也能沿直线通过b若只增大两板间距到一定程度时可使铅蓄电池处于充电状态c若将滑动变阻器滑动触头p向a端滑动，可提高c板的电势d若只减小入射粒子的速度，可使铅蓄电池处于充电状态9(201

7、9云南昆明二模)中(多选)质谱仪最初是由汤姆孙的学生阿斯顿设计的，他用质谱仪证实了同位素的存在如图所示，容器a中有质量分别为m1、m2、电荷量相同的两种粒子(不考虑粒子重力及粒子间的相互作用)，它们从容器a下方的小孔s1不断飘入电压为u的加速电场(粒子的初速度可视为零)，沿直线s1s2(s2为小孔)与磁场垂直的方向进入磁感应强度为b、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，最后打在水平放置的照相底片上由于实际加速电压的大小在uu范围内微小变化，这两种粒子在底片上可能发生重叠对此，下列判断正确的有()a两粒子均带正电b打在m处的粒子质量较小c若u一定，u越大越容易发生重叠d若u一定，u越大越容易发生重叠1

8、0(2019陕西西安模拟)中如图所示是相互垂直的匀强电场和匀强磁场组成的叠加场，电场强度和磁感应强度分别为e和b，一个质量为m、带正电荷量为q的油滴，以水平速度v0从a点射入，经一段时间后运动到b点求(1)油滴刚进入叠加场a点时的加速度大小(2)若到达b点时，偏离入射方向的距离为d，此时速度大小为多大？11(2019湖南长沙部分中学质检)中如图，在x0的空间中，存在垂直于xoy平面、方向向外的匀强磁场，磁感应强度b0.5 t一带负电的粒子(比荷160 c/kg)，在距o点左侧x0.06 m处的d点以v08 m/s的初速度沿y轴正方向开始运动，不计带电粒子的重力(1)求带电粒子开始运动后第一次通

9、过y轴时的速度大小和方向；(2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场？(3)求带电粒子运动的周期答案与解析a组1bc【解析】小球从m到n，在竖直方向上发生了偏转，所以刚开始受到的竖直向下的洛伦兹力、竖直向下的重力和竖直向上的电场力的合力不为零，并且速度方向变化，则洛伦兹力方向变化，所以合力方向变化，故不可能做匀变速运动，一定做变加速运动，选项a错误，b正确；若电场力和重力等大反向，则此过程中电场力和重力做功之和为零，而洛伦兹力不做功，所以小球的动能不变，重力势能减小，这种情况下机械能不守恒，若电场力和重力不等大反向，则有电场力做功，所以机械能也不守恒，故小球的机械能不守恒，选项c正确，d错误2

10、c【解析】根据粒子在电磁场中的运动轨迹和左手定则可知，粒子一定带负电，选项a错误；由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故粒子受到的合力是变力，而物体只有在恒力作用下做曲线运动时，轨迹才是抛物线，选项b错误；由于空间只存在电场和磁场，粒子的速度增大，说明在此过程中电场力对带电粒子做正功，则电场线方向一定垂直等势面向左，选项c正确；电场力做正功，电势能减小，选项d错误3c【解析】在a图中，若粒子带正电，则粒子受向下的电场力和向下的洛伦兹力，粒子不能沿直线运动；同理当粒子带负电时也不能沿直线运动，选项a错误；在b图中，若粒子带正电，粒子受向上的电场力和向上的洛伦兹力，粒子不能沿直线运动；同理当粒子带

11、负电时也不能沿直线运动，选项b错误；在c图中，若粒子带正电，粒子受向下的电场力和向上的洛伦兹力，若二者相等，则粒子能沿直线运动；同理当粒子带负电时也可能沿直线运动，选项c正确；在d图中，若粒子带正电，粒子受向上的电场力和向上的洛伦兹力，粒子不能沿直线运动；同理当粒子带负电时也不能沿直线运动，选项d错误4a【解析】需要交流电源的周期等于粒子做圆周运动的周期t，则加速质量大的交流电源的周期较大；由qvbm，解得v，则动能ekmv2，故加速质量较大的粒子的最大动能较小，因每次加速粒子得到的动能相同，故加速的次数较少，故选项a正确5ac【解析】沿ab方向抛出的带正电小球，或沿ac方向抛出的带负电的小球

12、，在重力、电场力、洛伦兹力作用下，都可能做匀速直线运动，选项a正确，b错误；在重力、电场力、洛伦兹力三力都存在时的直线运动一定是匀速直线运动，选项c正确；两小球在运动过程中除重力做功外还有电场力做功，故机械能不守恒，选项d错误6ad【解析】由t可知，粒子回旋周期不变，则有t4t3t3t2t2t1，选项a正确；交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故高频电源的变化周期应该等于2(tntn1)，选项b错误；由r可知，粒子的最大动能为ekm，故粒子最后获得的最大动能与加速次数无关，与d形盒内磁感应强度和d形盒的半径有关，可知选项c错误，d正确b组7d【解析】粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设

13、粒子进入磁场时速度方向与磁场边界的夹角为，速度大小为v，轨道半径 r，由几何关系可知x2rsin ，只减小磁感应强度b、只增大初速度v0或只减小带电粒子的比荷时，都可使x增大，而x与偏转电场的电压u无关，故选项a、b、c错误，d正确8ab【解析】带正电的粒子恰好做直线运动，其电场力和洛伦兹力相平衡，由qqv0b可知v0，若换成带负电的粒子，电场力和洛伦兹力都反向，仍平衡，能沿直线通过，选项a正确；若增大两板间距到一定程度，电场力减小，带正电粒子射入后受电场力和洛伦兹力作用堆积在上极板上，将提高两板间电压，若此电压超过蓄电池的“逆变”电压就会使之处于“逆变”状态而被充电，选项b正确；由于电容器c

14、、d两板是彼此绝缘的，调节滑动触头p不起任何作用，选项c错误；若减小入射粒子的速度，粒子所受洛伦兹力减小，有部分粒子会落在下极板上，将减小两板间电压，达不到“逆变”电压，选项d错误9abc【解析】根据左手定则知两粒子均带正电，选项a正确；粒子在电场中加速，则qumv2，在磁场中做圆周运动有qvb，解得r，知半径小的粒子的质量也较小，选项b正确；假设m2的质量大，m1最大半径为r1，m2最小半径为r2，两轨迹不发生重叠，有r1r2，解得，若u一定，u越大两个半径越容易相等，越容易发生重叠，选项c正确，d错误10(1)(2)【解析】(1)油滴刚进入叠加场a点时，受到重力、竖直向下的电场力、竖直向上的洛伦兹力作用，由牛顿第二定律，有a(2)选取油滴从a点到b点过程，根据动能定理，有mgdqedmvb2mv02解得vb11(1)16 m/s与y轴正方向成60角(2) s(3)s【解析】(1)由题意知，带电粒子在第二象限内做类平抛运动，加速度a1 600 m/s2，带电粒子在第二象限内运动的时间t1 s，则带电粒子通过y轴进入磁场时，沿x轴方向