2022年届高考物理一轮复习热点强化14带电粒子在各种复合场中的运动课后练习含解析新人教版

1、带电粒子在各种复合场中的运动（2021年诸暨中学月考）（多选）磁流体发电是一项新兴技术.如图所示，平行金属板 之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体， 沿图中所示方向喷入磁场.图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则 （）等一子体,X X X X X & X X X X 器A.用电器中的电流方向从 B到AB.用电器中的电流方向从 A到BC.若只断开用电器，发电机两极板间电压增大D.若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大【答案】BCD【解析】由左手定则可知，等离子体进入磁场后，正离子向上运动，负离子向下运动，所以上板为正，下板为负，用电器的电流方向从A到B

2、,故A错误，B正确;图中虚线框部分相当于电源，接用电器时，两极板之间的电压为路端电压，若只断开用电器，发电机两极板间电压等于电源的电动势，路端电压要小于电源的电动势，故C正确；因电荷在电场和磁场中受电场力和洛伦兹力作用，最终会处于平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，所以有qvB= q，解得E= Bdv,所以增大喷入粒子的速度，发电机的电动势将增大, 故D正确.（2021年上海名校月考）（多选）质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图所示.离子源S产生的各种不同正离子束（初速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔Si垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达

3、照相底片上的P点.设P到S的距离为x,则（）A.若离子束是同位素，则 x越大对应的离子质量越小B.若离子束是同位素，则 x越大对应的离子质量越大C.只要x相同，对应的离子比荷一定相同D.只要x相同，对应的离子电荷量一定相同【答案】BC【解析】根据动能定理得qU= 2mV,根据qvB=洋，解得= 泉郊而x = 2r = Bq,若离子束是同位素，x越大对应的离子质量越大，A错误，B正确；根 TOC o 1-5 h z 2;2mU据x=2r = B/-，只要x相同，对应的离子的比荷一定相等，D错误，C正确.（2020年浙江名校月考）（多选）如图是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被加速电场加速后，进入

4、速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E平板S上有可让粒子通过的狭缝 P和记录粒子位置的胶片 AA .平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述正确的是 （）a.能通过狭缝p的带电粒子的速率等于eB.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C.质谱仪是一种可测定带电粒子比荷的仪器D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越大【答案】BCD【解析】在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有qE= qvB,解得v= E-,故A错误.根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则B在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁

5、场方向垂直纸v2 , /n q v面向外，故B正确.进入偏转磁场后，有 qv8=mp 解得mr 7Bo，可知质谱仪是可以测定带电粒子比荷的仪器，故 C正确.由上式可知，越靠近狭缝 P, r越小，比荷越大，故 D正确.（2021年江苏名校月考）如图所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.在 x轴下方存在匀强电场，方向竖直向上.一个质量为 m电荷量为q、 重力不计的带正电粒子从 y轴上的a（0, h）点沿y轴正方向以某初速度开始运动，一段时间 后，粒子与x轴正方向成45进入电场，经过 y轴的b点时速度方向恰好与 y轴垂直.求： 一X X X X X X ftX X X X

6、X X*X X X X X x- 1- 1 . I ! I ! 1 1 J X（1）粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小vi;（2）匀强电场的电场强度大小E;(3)粒子从开始到第三次经过x轴的时间t总.解：(1)根据题意可大体画出粒子在组合场中的运动轨迹如图所示，由几何关系可得rcos 45 = h,即 r = 2h，2Vi qviB= mr-(2)设粒子第一次经过 x轴的位置为xi,到达b点速度大小为Vb.粒子做类平抛运动， 有Vb = vicos 45所以qBhm 设粒子进入电场经过时间 t运动到b点，b点的纵坐标为一yb,由类平抛运动得r + r sin 45V2+iqB1yb= 2(

7、 visin 45由动能定理一 qEy= 2miV 2mV,得E=：21 qhB2(3)粒子在磁场中的周期为第一次经过x轴的时间旧衿温,一 2 m+ 1 m 在电场中运动的时间 jjTB一,在第二次经过x轴到第三次经过x轴的时间33 7tmt3= -T=-42qB，所以总时间t总=+匕+%=+2回2备5. (2020年安徽二模)如图所示，在xOy平面内，第三、四象限内有竖直方向的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，将一质量为m带电量为q的小球从O点正上方y轴上某一点以初速度V0水平向右抛出，小球经过 x轴上P点(图中未画出)后进入x轴下方的电磁场区，并沿一段圆弧运动后恰好经过O点，求:(1)匀强电场强度的大小和方向;(2)匀强磁场磁感应强度的大小.O点,解：(1)由于小球经过x轴上P点后进入x轴下方做一段圆弧运动后恰好再次经过可以判断小球带负电，在 x轴下方做圆周运动，重力与电场力平衡，有mg= qE,解得E=震电场方向向下. q(2)设小球做平抛运动的时间为t ,到达x轴水平位移为x,则 x= v0t ,