2020年高考物理一轮总复习第九章第四讲带电粒子在复合场中的运动练习（含解析）

1、学必求其心得，业必贵于专精带电粒子在复合场中的运动a组基础题1（2017全国卷)如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a，b,c电荷量相等，质量分别为ma，mb,mc，已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是（ b )amambmc bmbmamccmcmamb dmcmbma2质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示粒子源s发出两种带正电的同位素粒子甲和乙，两种粒子从s出来时速度很小，可忽略不计粒子经过加速电场加

2、速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示)，最终打到照相底片上测得甲、乙两种粒子打在照相底片上的点到入射点的距离之比为54。则它们在磁场中运动的时间之比是( c )a54 b45c2516 d16253(多选)某型号的回旋加速器的工作原理图如图甲所示，图乙为俯视图回旋加速器的核心部分为d形盒，d形盒置于真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与d形盒面垂直两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计质子从粒子源a处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为t，已知磁场的磁感应强度大小为b，质子质量为m、电荷量为q，加速器接一高频交流电源，其电

3、压为u，可以使质子每次经过狭缝都能被加速，不考虑相对论效应和重力作用则下列说法正确的是（ ab ）a质子第一次经过狭缝被加速后，进入d形盒运动轨迹的半径r bd形盒半径rc质子能够获得的最大动能为d加速质子时的交流电源频率与加速粒子的交流电源频率之比为114(多选) 如图所示，甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上，地板上方空间有水平方向的匀强磁场现用水平恒力拉乙物块，使甲、乙一起保持相对静止向左加速运动，在加速运动阶段，下列说法正确的是( acd ）a甲对乙的压力不断增大b甲、乙两物块间的摩擦力不断增大c乙对地板的压力不断增大d甲、乙两物块间

4、的摩擦力不断减小5(多选）如图所示，两平行金属板水平放置，开始时开关s合上使平行板电容器带电板间存在垂直于纸面向里的匀强磁场一个不计重力的带电粒子恰能以水平向右的速度沿直线通过两板在以下方法中，能使带电粒子仍沿水平直线通过两板的是（ bd ）a将两板的距离增大一倍，同时将磁感应强度增大一倍b将两板的距离减小一半，同时将磁感应强度增大一倍c将开关s断开，两板间的正对面积减小一半，同时将板间磁场的磁感应强度减小一半d将开关s断开,两板间的正对面积减小一半，同时将板间磁场的磁感应强度增大一倍6（2019河南中原名校质检)如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场区域匀强电场的场强大小为e、方

5、向竖直向上，宽度为l，区域匀强磁场的磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向外；区域匀强磁场的磁感应强度大小也为b,方向垂直纸面向里，一个不计重力的带正电的粒子，其比荷为，从电场的下边缘的o点由静止开始运动，穿过区域进入区域后，又回到原点，然后重复上述运动过程(1）为使粒子能完成上述运动，区域的最小宽度为多大?（2）粒子从o点开始运动全过程的周期t为多大？(结果用b、e、l、 的最简形式表示)解析:（1)电场中加速qelmv2磁场中偏转qvbm粒子的运动轨迹如图所示，三段圆弧的圆心连线组成等边三角形，则区域的最小宽度drrsin60联立解得d(2)l；（2）在电场中lt磁场中t总时间t2t1。答案：

6、(1）（2)l(2）b组能力题7质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，其构造原理如图所示，离子源s产生质量为m、电荷量为q、初速度为0的某种正离子，离子经过电压u加速后形成离子流，然后从s1处垂直于磁场进入矩形abcd区域内的匀强磁场中，运动半周到达记录它的照相底片上的p点，已知p与s1的距离为x，离子形成的等效电流为i。求：（1）磁场的磁感应强度；（2）在时间t内到达照相底片p上的离子个数解析:(1)加速过程中有qumv2,在磁场中偏转过程中有x2r，qvbm.联立上式解得:b，由左手定则可判断出磁场方向垂直于纸面向外（2）时间t内,n，又qit，可得n。答案：(1）b ，方向

7、垂直于纸面向外(2）8如图,静止于a处的离子，经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从p点垂直cf进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场，已知圆弧虚线的半径为r,其所在处电场强度为e，方向如图所示离子质量为m、电荷量为q，2d,3d，离子重力不计(1）求加速电场的电压u;（2)若离子恰好能打在q点上，求矩形区域qfcd内匀强电场的电场强度e0的值；(3）若撤去矩形区域qfcd内的匀强电场，换为垂直于纸面向里的匀强磁场，要求离子能最终打在qf上，求磁场的磁感应强度b的取值范围解析：(1)离子在电场中加速，据动能定理有qumv2。离子在辐向电场中做

8、匀速圆周运动，电场力提供向心力,由牛顿第二定律可得qem。解得加速电场的电压uer.(2)离子在水平电场中做类平抛运动,有2dvt，3dat2。由牛顿第二定律得qe0ma。可得匀强电场的电场强度e0.（3)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qbvm，可得b.离子能打在qf上,则离子运动径迹的边界如图所示由几何关系知dr2d，则有 b.答案：（1)er(2)（3) b9如图甲所示,以o为原点建立xoy平面直角坐标系，两平行极板p、q垂直于y轴且关于x轴对称放置，极板长度和极板间距均为l，第一、四象限有方向垂直于xoy平面向里的匀强磁场紧靠极板左侧的粒子源沿x轴向

9、右连续发射带电粒子，已知粒子的质量为m、电荷量为q、速度为v0、重力忽略不计两板间加上如图乙所示的扫描电压（不考虑极板边缘的影响)时，带电粒子恰能全部射入磁场每个粒子穿过平行板的时间极短，穿越过程可认为板间电压不变；不考虑粒子间的相互作用(1)求扫描电压的峰值u0的大小；(2)已知射入磁场的粒子恰好全部不再返回板间，匀强磁场的磁感应强度b应为多少？所有带电粒子中，从粒子源发射到离开磁场的最短时间是多少？解析：(1)所加扫描电压达到峰值时，粒子在电场中的偏转位移为，粒子在电场中做类平抛运动，加速度大小为a，时间为t，在电场中的偏转位移yat2，故所加扫描电压的峰值为u0。(2）设粒子从电场射出时的速度偏转角为，射入磁场时的速度为v。粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，则qvbm。粒子在磁场中射入与射出点间的距离为y2rcos .联立得y，即所有粒子在磁场中射入与射出点间距离相同依题意，从下边缘射出电场的粒子在磁场中