专题七带电粒子在复合场中运动高效演练-2019领军高考物理真题透析一轮复习解析版

1、第十章磁场专题七带电粒子在复合场中运动【高效演练】1.（2018山西名校联考）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。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子（可认为初速度为零），从狭缝Si进入电压为U的加速电场区加速后，再通过狭缝3从小孔G垂直于MN射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点（图中未画出）接收到该粒子，且GF=回。则该粒子的比荷为（粒子的重力忽略不计）（）八3Ua.RB24UB.r2b2P6Uc.RB22Ud.r2B2【答案】C【解析】设粒子被加速后获得的速度为1,由动能定理有：唯二;吟

2、粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r=W，又防=心可求奈二号，故C正确。2 .带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将A.可能做直线运动B.可能做匀减速运动C.一定做曲线运动D.可能做匀速圆周运动【答案】C.【解析】带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动，C正确.3 .多选（2018德州期末）如图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与

3、高频电源相连。现分别加速笊核（i2H）和氨核（24He）,下列说法中正确的是（A.它们的最大速度相同B.它们的最大动能相同C.两次所接高频电源的频率相同D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能【答案】AC【解析】由尺二察得最大速度i二串，两粒子的3相同所以最大速度相同，A正确三最大动能以=21ali8=、和,解得8=60为根据R+Rg3=%得R=V由牛顿第一定律可得口3=下，解得B=-ra9.如图所示，在直角坐标系xOy平面内，虚线MN平行于y轴，N点坐标为（一L,0）,MN与y轴之间有沿y轴正方向的匀强电场，在第四象限的某区域有方向垂直于坐标平面的矩形有界匀强磁场（图中未画出）.现有一质

4、量为m、电荷量为一e的电子，从虚线MN上的P点，以平行于x轴正方向的初速度v0射入电场，并从y轴上点A（0,0.5L）射出电场，射出日速度方向与y轴负方向成30。角，进入第四象限后，经过矩形磁场区域，电子过点QTL,-Lj,不计电子重力，求:30（1）匀强电场的电场强度E的大小;（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小和电子在磁场中运动的时间t;（3）矩形有界匀强磁场区域的最小面积Smin.【答案】管（遛9V0（3曙【解析】（1）设电子在电场中运动的加速度为a,时间为t,离开电场时，沿y轴方向的速度大小为vy,则L=v0teEa=一mVy=at_V0Vy=tan303mv2解得：E=-*一eL(2)

5、设轨迹与x轴的交点为D,OD距离为xd,则所以，DQ平行于y轴，电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道的圆心在DQ上，电子运动轨迹如图所示.j4(0,0.5L)3队02Vf-h0)0设电子离开电场时速度为一在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为广，y-sin30D由几何关系有H联立以上各式解得8=电子转过的图心角为1201则得(3)以切点F、Q的连线长为矩形的一条边,与电子的运动轨迹相切的另一边作为其FQ的对边，有界匀强磁场区域面积为最小.Smin=V3r*2得Smin=啜10.如图所示，圆柱形区域的半径为R,在区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场；对称放置的三个相同的电容器，极板间距为

6、d,板间电压为U,与磁场相切的极板，在切点处均有一小孔，一带电粒子，质量为m,带电荷量为+q,自某电容器极板上的M点由静止释放，M点在小孔a的正上方，若经过一段时间后，带电粒子又恰好返回M点，不计带电粒子所受重力.求:M(1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(2)U与B所满足的关系式;(3)带电粒子由静止释放到再次返回M点所经历的时间.3m+67翁1【答案】(1)3R(2)B=1R【解析】由几何关系解得二馅工翼)设粒子加速后获得的速度为一由动能定理得二%收0,由洛伦兹力提供向心力,得公衿吟,(3)根据运动电荷在磁场中做匀速圆周运动的周期依题意分析可知粒子在磁场中运动一次所经历的时间为16故粒子

7、在磁场中运动的总时间3r3m2qUt2,则有而粒子在匀强电场中所做运动类似竖直上抛运动，设每次上升或下降过程经历的时间为MqUa=j,md解得t2=d、/2m，qu粒子在电场中运动的总时间为t3=6t2=6d带电粒子由静止释放到再次返回M点所经历的时间为t=ti+%=卡、/23mU+6d4qJ11.如图所示，在xOy平面第一象限内有平行于y轴的匀强电场和垂直于xOy平面的匀强磁场，匀强电场电场强度为E.一带电荷量为+q的小球从y轴上离坐标原点距离为L的A点处，以沿x正向的初速度进入第一象限，如果电场和磁场同时存在，小球将做匀速圆周运动，并从x轴上距坐标原点2的C点离开磁场.如果只撤去磁场，并且

8、将电场反向，带电小球以相同的初速度从A点进入第一象限，仍然从x轴上距坐标原点2的的C点离开电场.求:(1)小球从A点出发时的初速度大小;(2)磁感应强度B的大小和方向.咯案】(1)2gL登,垂直于xOy平面向外【解析】11由带电小球做勺速图周运动知?咫=所以电场反向后竖直方向受力Eq+wg=ma得a2g小球做类平抛运动,有方二普门二二！疝得W=(2)带电小球做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有2mv0mv04.=玉得B=m由圆周运动轨迹分析得(L-R)2+(2)=R2c5LR=84EgL代入得B=_5gL由左手定则得，磁感应强度垂直于xOy平面向外.12.如图甲所示，建立Oxy坐标系.两平

9、行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l.在第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于Oxy平面向里.位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电荷量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子.在03to时间内两板间加t0时刻经极板上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响).已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在边缘射入磁场.上述m、q、l、电、B为已知量.(不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况甲(1)求电压U0的大小;(2)求1to时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径；(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间.【答案】霭瀛2t0泰【解析】(1)t=0时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t0时刻刚好从极板边缘射出,1在y轴负万向偏移的距离为亍，则有E=半qE=ma1=2at0联立式，解得两板间偏转电压为_.2ml小U0=qQ点时刻进入西板间的带电粒子，前缶时间在电场中偏转后需时间两板间没有电场，带电粒子做匀速直线运动.带电粒子沿%轴方向的分速度大小为带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为带电粒子离开电场时的速度大小为设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为贝，则有打5=件1联立式解得y轴正方向的分速度R=+(3)2t0时刻进入两