高考物理一轮复习：创新题拔高练：复合场

1、PAGE PAGE 12创新题拔高练考点6 复合场【答题模板】复合场问题明确场的分布：通过审题，明确复合场中除了磁场外还有哪些场，这些场方向如何，是否有边界，是否随时间变化，是组合场还是叠加场等情况分析粒子的运动：分析粒子受力，结合粒子的初速度确定粒子的运动形式，画出粒子运动轨迹示意图，确定图中必要的几何关系。注意：粒子的电性、磁场方向未知时是否会引起多解；场的边界、场随时间的周期性变化是否会引起粒子在空间上的周期性运动；多阶段运动中前一阶段的末速度是后一阶段的初速度等。粒子环境运动形式磁场与电场或磁场与重力场平行叠加匀变速直线运动不等距螺旋运动磁场与电场或磁场与重力场正交叠加匀速直线运动变速

2、曲线运动磁场与电场或磁场与重力场斜交叠加匀变速曲线运动变速曲线运动磁场、电场与重力场叠加匀速直线运动匀速圆周运动方程分析求解：根据粒子运动性质及运动过程所遵从的规律方程，联立几何关系分析求解待求问题【拔高训练】1.如图所示为质谱仪的结构图，该质谱仪由速度选择器与偏转磁场两部分组成，已知速度选择器中的磁感应强度大小为、电场强度大小为E，荧光屏下方匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。三个带电荷量均为q、质量不同的粒子沿竖直方向经速度选择器由荧光屏上的狭缝O进入偏转磁场，最终打在荧光屏上的，相对应的三个粒子的质量分别为（粒子的质量均未知），忽略粒子的重力以及粒子间的相互作用。则下列说法正确

3、的是( )A.如果M板带正电，则速度选择器中磁场方向垂直纸面向里B.打在位置的粒子速度最大C.打在位置的粒子质量最大D.如果，则2.有一束粒子流中有粒子、粒子，沿直线经过正交的电场、磁场后，从平行板电容器的中间以速度v射入极板，若粒子刚好从极板边缘射出，如图所示，粒子轨迹未画出，不计粒子重力，以下说法正确的是( )A.粒子比粒子的比荷大B.粒子也打在平行板电容器下极板上C.粒子能穿过平行板电容器D.粒子在平行板电容器中运动的时间小于3.光滑水平面上有两个相邻互不影响的有界匀强磁场、，磁场方向为垂直纸面，两磁场的磁感应强度大小相等方向相反，如图所示，磁场宽度均为，有一边长也为L的正方形闭合线框，

4、从磁场外以速度进入磁场，当线框边进入磁场I时施加向右的水平恒力,边进入磁场I过程线框做匀速运动，进入磁场区域某位置后线框又做匀速运动，已知线框的质量，以下说法正确的是( )A.线框边刚进入磁场时加速度大小为B.线框第二次匀速运动的速度大小为0.5 m/sC.线框边在磁场、中运动时间为0.3 sD.线框边在磁场、中运动时整个线框产生的内能为0.375 J4.如图所示，第I象限存在垂直于平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，第象限存在沿y轴正方向的匀强电场，已知P点坐标为.一个质量为m，电荷量为q的带电粒子以的速度从P点沿x轴正方向射出，恰好从坐标原点O进入匀强磁场中，不计粒子的重力，以下说法正确的

5、是( )A.电场强度B.带电粒子到达O点时的速度大小C.粒子射出磁场位置到O点的距离D.在磁场中带电粒子运动的时间5.如图所示，区域I和区域是宽度相同的匀强磁场，区域I内磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，区域内磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从区域I的左边界垂直于边界射入区域I，粒子离开区域I时速度方向改变了60，然后进入区域，不计粒子重力，粒子在磁场中运动的时间为( )A.B.C.D.6.现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时

6、会产生变化的磁场，穿过真空室所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空室空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。如图所示（上方为侧视图，下方为真空室的俯视图），若电子被“约束”在半径为R的圆周上逆时针运动，此时电磁铁绕组通以图中所示的电流，则( )A.此时真空室中的磁场方向是从下往上B.被加速时，电子运动的半径一定变大C.电子被加速时，电磁铁绕组中电流增大D.被加速时，电子做圆周运动的周期保持不变7.如图所示，两平行金属板间加速电压为U，A板带正电荷，B板带等量负电荷.平行金属板B中间有小孔是垂直于两金属板的中心线，挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场应强度为为磁场边界上

7、的一绝缘板，它与B板的夹角为，现有大量质量均为m，含有不同电荷量、初速度为零的带正电粒子（不计重力），自O点沿方向进入电场区域，经过加速，从点进入匀强磁场B中，下列说法正确的是( )A.电荷量越大的粒子，出电场时速度越大B.电荷量越大的粒子，在磁场中运动轨迹半径越大C.的粒子，电荷量越大，在磁场中运动时间越长D.能击中绝缘板的粒子，所带电荷量的最大值为8.如图所示，匀强电场强度、宽度，电场右侧有一半径的圆形区域，圆形区域与电场相切，区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度，有一比荷为、带正电的粒子以垂直电场方向大小为的速度进入电场，粒子恰好沿指向圆心的方向进入磁场，最后从电场左侧离开电场，不

8、计粒子重力，以下说法正确的是( )A.粒子在电场中运动的时间为0.02 sB.粒子在磁场中运动的时间为C.粒子入射点距磁场圆心的距离为20 cmD.粒子离开电场时与入射点间的距离为60 cm9.如图所示，在平面直角坐标系的第象限内有方向竖直向下的匀强电场，一带负电的粒子从电场中的Q点以水平向右的初速度射出，经时间t到达y轴上的C点，并沿与y轴正方向成角的方向经第象限运动到x轴上的P点，从P点经第象限内某一矩形区域内的匀强磁场（图中未画出）偏转，后从y轴上的D点沿与y轴正方向成角的方向飞出。已知Q点到y轴的距离与P点到O点的距离相等，两点间的距离是两点间距离的3倍，粒子重力不计。求：（1）Q点到

9、x轴的距离；（2）电场强度与磁场的磁感应强度之比；（3）该矩形磁场的最小面积。10.如图所示，在xOy平面内，MN与y轴平行，间距为d，其间有沿x轴负方向的匀强电场E.y轴左侧有宽为L的垂直纸面向外的匀强磁场，MN右侧空间存在范围足够宽、垂直纸面的匀强磁场（图中未标出）.质量为m、电荷量为+q的粒子从沿x轴负方向以的初速度射入匀强电场.粒子到达O点后，经过一段时间还能再次回到O点.已知电场强度，粒子重力不计.（1）求粒子到O点的速度大小；（2）求y轴左侧磁场区域磁感应强度的大小应满足什么条件；（3）若满足（2）的条件，求MN右侧磁场的磁感应强度和y轴左侧磁场区域磁感应强度的大小关系.答案以及解

10、析1.答案：D解析：根据粒子在偏转磁场中的偏转方向，由左手定则知三个粒子均带正电，如果速度选择器的M板带正电，则粒子在速度选择器中所受的电场力方向水平向右，所以粒子在速度选择器中所受的洛伦兹力水平向左，由左手定则可知速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，A错误；三个粒子在速度选择器中均做匀速直线运动，则有，解得，所以三个粒子的速度相等，B错误；粒子在荧光屏下侧的偏转磁场区域做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有，解得，三个粒子所带电荷量相等，则其轨迹半径与质量成正比，故打在位置的粒子质量最大，C错误；由于，且，联立可解得，D正确。2.答案：D解析：粒子是氦核,粒子是电子,粒子的质量远大于电子的质

11、量，所以粒子比粒子的比荷小，A错误；由于粒子带负电，粒子带正电，因此在平行板电容器中会偏向不同的极板，粒子会偏向上极板，B错误；粒子流通过速度选择器后，以相同的速度v进入平行板电容器中，根据牛顿第二定律有，由于粒子比粒子的比荷小，因此粒子比粒子的加速度小，根据运动学公式有，故粒子通过平行板电容器的时间比粒子通过的时间长，即，可见粒子不能通过平行板电容器，D正确，C错误.3.答案：BC解析：线框边在进入磁场的过程中，做匀速运动，有，设线框边刚进入磁场时加速度大小为a，有，由牛顿第二定律，有，解得，故A选项错误；设线框第二次匀速运动的速度大小为v，由平衡条件得，故B选项正确；线框边在磁场中运动时间

12、，线框边在磁场中运动时间为，此过程中线框磁通量变化，通过线框电荷量，由动量定理，有，即，得，线框边在磁场I、中运动时间，故C选项正确；线框边在磁场I、中运动时整个线框产生的内能为Q，由动能定理得，解得，故D选项错误.4.答案：CD解析：由题知，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，根据类平抛运动规律知，沿x轴方向有，沿y轴方向有，解得,A选项错误；沿y轴方向有，解得,则到达O点时速度大小为,B选项错误；经分析知，则，由洛伦兹力提供向心力有，解得，由几何关系，粒子运动的轨迹与x轴的交点到O点的距离满足，C选项正确；带电粒子在匀强磁场中运动的周期，在磁场中运动的时间为，D选项正确.5.答案：C解析：作

13、出粒子在区域内做匀速圆周运动的轨迹如图所示，设粒子在区域I中做圆周运动的轨迹半径为，区域I的宽度为d，由于粒子离开区域I时速度方向改变了60，故粒子在区域I中做圆周运动转过的角度，则区域I的宽度，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，根据洛伦兹力提供向心力有，解得，故粒子在区域I中运动的轨迹半径是在区域中运动的轨迹半径的2倍，即，作出粒子在区域内运动的轨迹如图所示，由于，故粒子在区域内做圆周运动转过的角度，所以粒子在磁场中运动的时间，C正确。6.答案：AC解析：本题考查带电粒子在磁场中的约束、加速问题。根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场的方向为从下向上，故A正确;电子运动的半径为，若电子速度增大的

14、同时，磁感应强度也增大，则电子的运动半径不一定增大，故B错误；电子在逆时针方向电场力作用下加速运动，所以感生电场为顺时针方向，根据楞次定律可知产生感生电场的原磁场此时向上增大，所以电磁铁绕组中电流增大，故C正确；在电子被加速过程中，运动半径不变，由于磁场发生变化，导致运动的周期发生变化，故D错误。7.答案：AD解析：根据动能定理可知，在加速电场中有，解得,故电荷量越大的粒子出电场时速度越大，A正确；在磁场中，由洛伦兹力提供向心力有,解得,故电荷量越大，半径越小，B错误；如图所示，能击中绝缘板的粒子中，临界情况是运动轨迹与相切，由几何关系可得，解得，因此所带电荷量的最大值为，D正确；由图可知，的

15、粒子在磁场中的运动时间均为，且电荷量越大，在磁场中运动时间越短，C错误.8.答案：BD解析：第一阶段，带电粒子在电场中做类平抛运动，有，得，竖直方向的位移，竖直方向的速度，粒子离开电场时的速度大小为，方向与竖直方向的夹角为45，第二阶段在无场区域做匀速运动，第三阶段进入圆形磁场区域做匀速圆周运动，其半径,由几何关系可知，带电粒子做四分之一圆周运动后穿出磁场，第四阶段在无场区域做匀速运动，第五阶段在电场中做下抛运动从而离开电场，轨迹如图所示，粒子在电场中运动的时间,A错误；粒子在磁场中运动的时间，B正确；粒子入射点距磁场圆心的距离,C错误；粒子离开电场时与入射点间的距离,D正确.9.答案：（1）在C点，粒子在电场中获得的竖直分速度大小为设粒子在电场中沿y轴正方向运动的距离为，则有在中，由几何关系可知故Q点到x轴的距离为（2）设粒子在电场中的加速度大小为a，由题意可知由牛顿第二定律可得联立解得粒子出电场后的运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R，