2018年高考物理二轮复习100考点千题精练第九章磁场专题9.12组合场问题

1、专题 9.12 组合场问题选择题1 1 . （20182018 广东韶关质检）如图 4 4 所示，一个静止的质量为 m m、带电荷量为 q q 的粒子（不计重力），经 电压U加速后垂直进人磁感应强度为B B 的匀强磁场，粒子在磁场中转半个圆周后打在P P 点，设 OP=xOP=x，能够正确反应x与U之间的函数关系的是【名师解析】带电爺子经电压P加速，由动能走理，qU=|iRv粒子垂直进人碗感应强度为B的匀强砖场：洛伦兹力等于向心力，qvB=ft2R=I?联立解得：x=j所叹能够正确反应 H 与U之R Rq q间的函数关系的是EBO2.2. （20172017 衡水市冀州中学检测）如图为一种改进

2、后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小 恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场，如图所示，带电粒子从F0处以速度vo沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是（）A.A. 带电粒子每运动一周被加速两次B.B. 带电粒子每运动一周FF2=F3F4C.C. 加速粒子的最大速度与 D D 形盒的尺寸有关D.D. 加速电场方向需要做周期性的变化【参考答案】.B.B【参考答案】C C【名师解析】带电粒子只有经过M板间时披加速，即带电粒子每运动一周被加速一矢 电场的方向没有改变3则在C间加速，故A、D错误；根

3、据r=箒得，则F F 此=迪厂?因为每转一圈被加速一次，根据谆-呻=2oZ知毎转一圈，速度的变化量不等，且匕-叱叱-%则PPAPPPAP 卉故B错误：当粒 子从D形盒中出来时速度最犬，棍据 C 器得，戶警，知加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关， 故C正确o3.3.质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的 小孔0进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的P、F2、F3三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外， 且磁感应强度的大小分别为

4、B、B，速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，贝U( () )速度* r选择器E E禺_ , . _A.速度选择器中的电场方向向右，且三种粒子均带正电B.三种粒子的速度大小均为B BC.如果三种粒子的电荷量相等，则打在F F3点的粒子质量最大D.如果三种粒子电荷量均为q,且P、P3的间距为 Ax，则打在P、F3两点的粒子质量差为X【参考答案】ACAC【名师解析】根据粒子在磁感应强度为B2的匀强磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电，又由于粒子束在速度场力与洛伦兹力等大反向，Eq=Bqv,可得v=，选项 B B 错误；粒子在底板MN下侧的磁场中运动时，洛伦B2

5、vmv兹力充当粒子做圆周运动的向心力，qE2v=mR,可得R=qB，如果三种粒子的电荷量相等，粒子的质量越2 2mv大，其轨道半径也越大， 所以打在F3点的粒子质量最大， 选项 C C 正确；由题图可知0P= 2 2R=qB、0P=2R2 2mv2 2mv2 2mv“qE2Ax qBBAx云，由题意可知Ax=OR-OP=晁-晶，因此An=mm=k= B BA-，选项 D D 错误。选择器中沿直线运动，因此电场方向一定向右，选项A A 正确；粒子在速度选择器中做匀速直线运动，则电4.4. （20172017 山东济南一模）如图所示，一束含有；H、的带电粒子束从小孔O O 处射入速度选择器，其中4

6、沿直线 OCOC2运动的粒子在小孔 0 02处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P Pi、P P2两点，不计粒子间的相互作 用。则x Ex；xfirx- 1X X X XIXXXA.A.打在 P P 点的粒子是2HB B. C C2P P2的长度是 QPQPi长度的 2 2 倍12C.C.iH粒子与iH粒子在偏转磁场中运动的时间之比为2 2： 1 112D.D.iH粒子与1H粒子在偏转磁场中运动的时间之比为1 1： 1 1【参考答案】B B【名师解折】沿直线0运动的粒子速度大相同，由可得貯育由于;H的质量是;日质量的2倍所臥的轨迹半径是；H的轨迹半径的2倍,6P?的长度是O2PiK度的2倍打在円

7、点的粒子是;日，选项A错误B正确讣日、徂在匀强磁场中运动轨迹者庭半个圆周廣时间都是半个周期由T= 可知两者运动6寸间之比为1：2 2t t选项CD错误。5 5. （ 20172017 河南新乡三模）图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D D 形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连，带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间 t 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，则下列说法正确的是5A A-t2 7产狀32=二韭n _tnB.B. 高频交流电源的变化周期随粒子速度的增大而减小C.C. 要使粒子获得的最大动能增大，可以增大匀强磁场

8、的磁感应强度D.D. 要使粒子获得的最大动能增大，可以减小粒子的比荷【参考答案】.AC.AC【名师解折】带电粒子在回旋加速器的D形盒中每半周的运动均为匀速圆周运动经过两D形盒之间的加 速电场加速/若忽 fl 滞电粒子在电场中的扣速时间/则（2-奇）二（右-勺）=.=忆-兔）选项A正确；根据带电粒子在匀强砖场中匀速圆周运动的周期公式可知，带电粒子在D形盒中运动的时间相同，高频交流电源的变化周期恒定，选项E错误由qvB=m 可得：wqBR/m,要使粒子茯得的最大动能増丈可Jt増犬匀强磁场的磁感应强度，増大粒子的比荷，选项c正确D错误。二计算题1.1. （ 20172017 北京海淀二模）（1616

9、 分）如图所示，真空玻璃管内，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经阳极A与阴极K之间的电压U形成的加速电场加速后，从阳极A的小孔射出，由水平放置的平行正 对偏转极板M N的左端中点以平行于极板的方向射入两极板之间的区域。若M N两极板间无电压，电子将沿水平直线打在荧光屏上的0点；若在M N两极板间加电压lb,形成平行纸面的偏转电场，则电子将打在荧光屏上的P点；若在M N极板间加电压U的同时，再加方向垂直纸面的匀强磁场，则电子将能重新打 在荧光屏上的0点。已知电子质量为m电荷量为e,M N两极板长均为Li、两极板间距离为d,极板右端 到荧光屏的距离为Lb。（1 1 ）忽略电子所受重力及它

10、们之间的相互作用力，求:电子从阳极A小孔射出时速度vo的大小；电子重新打在荧光屏上0点时，所加匀强磁场的磁感应强度B的大小。（2 2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。如在计算电子打在荧光屏上的位置时，对于电子离开M N板间的偏转电场后运动到荧光屏的过程，可以忽略电子所受的重力。请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合_2231192理的。已知U2=2.0=2.0 x 1010 V,V,d=4.04.0 x 1010-m m m=9.1m=9.1 x 1010-kgkg,e=1.61.6 x 1010-C

11、C,Li=5.0=5.0 x 1010-m,m, l_l_2=0.10m=0.10m,重力加 速度g=10m/s10m/s。【名师解析】（I对于电子在加速电场中的加速过程，根据动能定理有_ _.（3 分解得妒- -（1 分）加磁场后电子沿水平方向以 M 做匀速直线运动，所受合力为零. （2 分即. （2 分）解得总旦J旦.2 分（2）电子通过偏转电场的时间11= =L1/vo.（1 1 分）电子离开偏转电场时沿垂直偏转极板方向的速度分量Vy=ayt1= =eU-L1 1. （2 2 分）dm v0电子离开偏转电场到荧光屏的运动时间t2= =L2/ /V0.（1 1 分） 若不计重力，电子离开偏

12、转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向的位移y1= =Vyt2= =eU2L12L2dmv0若考虑到重力的作用，则电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向的位移2.1eU2L1L21 L2/ 彳y2= =Vyt2+ +gt2= =+ +g甞（ 1 1 分）2dmv02 v0由于重力影响，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向位移增加量为A1L2y=y2- -y1= =g22 v2由于重力的影响，电子离开偏转电场到荧光屏的过程中，沿垂直偏转极板方向位移的增加量与忽略电子所受重力时的位移的比值卫二Jkm疋疋1010-14.（1 1 分）（1 1 分）7y12eU2L1

13、即重力对电子打在荧光屏上的位置影响非常小，所以计算电子偏转量时可以忽略电子所受的重力。2.2.（ 20172017 洛阳一模）示波器的主要结构可简化为：电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成，如图所示。若已知加速电场的电压为U。两平行金属板的板长、板间距离均为 d d，荧光屏距两平行金属板右侧的距离也为d d。电子枪发射质量为 m m 电荷量为-e-e 的电子，从两平行金属板的中央穿过，打在荧光屏的中点Q Q 不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场，两板间的偏转电压为UaUa,电子会打在荧光屏上某点，该点距 O O

14、点距离为 d d。求U和U U2的比值UU21【参考答案】丄2【名师解析】 在电子加速过程中，由动能定理得I2e U1= =mv，2电子进入偏转电场区做类平抛运动，如图所示。在此过程中，电子的水平位移:d=vot t，电子的加速度：eEUa= =，偏转电场的场强：E= =电子离开偏转电场时沿电场方向的位移：1 .2y= at,2设电子离开偏转电场时速度的偏向角为0 ,则：tantan 0 =巴= =毬VoV0打在荧光屏上的亮点的位置距0 0 点的距离：Y=y+dtantan 0由题意可知；Y=3=3d/2,2,3.3.( 20172017 年 5 5 月广西五市模拟)如图所示，虚线MN为匀强电

15、场和匀强磁场的分界线，匀强电场场强大小为E方向竖直向下且与边界MN成 0 =45=45角，匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外，在电场中有一点P, P点到边界 MNMN 的竖直距离为d。现将一质量为m电荷量为q的带正电粒子从P处由静止释放(不 计粒子所受重力，电场和磁场范围足够大)。求：(1 1 )粒子第一次进入磁场时的速度大小；(2) 粒子第一次出磁场处到第二次进磁场处的距离；(3)若粒子第一次进入磁场后的某时刻， 磁感应强度大小突然变为B，但方向不变，此后粒子恰好被束缚 在该磁场中，则B的最小值为多少？【参考答案】(1 1)v= =(2)XCA=4i2d。(3)B=2(2-2(2-. 2) )B.由以上各式联立解Ui= =1U22912【名师解析】(1 1)设粒子第一次进入磁场时的速度大小为V V,由动能定理可得qEdJ mV,24粒子在电场和磁场中的运动轨迹如團所示粒子第一次出晦