2023版新教材高考物理 微专题小练习 专题66 带电粒子在组合场中的运动.docx

1、专题66带电粒子在组合场中的运动12022湖北省检测(多选)如图所示，两平行金属板长度均为L，O、O为两金属板中心处正对的两个小孔，两平行金属板间加可调的电压U，紧靠金属板右侧的直角三角形MNP区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，MN与右金属板等长且重合，PMN37.一比荷为k的粒子(不计重力)从O点以可以忽略的初速度进入金属板间的电场，经加速后再进入磁场，并从NP边界离开磁场已知sin 370.6，cos 370.8，则下列说法正确的是()A左板电势低于右板电势B粒子从NP边界离开磁场时的最大速度大小为C粒子从NP边界离开磁场时离N点最远距离为LD要使粒子从NP边界离开磁场

2、，可调电压的变化范围是U2(多选)如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，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的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力下列说法正确的是()A粒子一定带正电B加速电场的电压UERC直径PQD若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的电荷量32022河北模拟预测如图所示，在xOy平面直角坐标系中，第

3、一象限内有圆形区域与两坐标轴相切于a、b两点，圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1(B1大小未知)；第四象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E0；第二、三象限有垂直纸面向里的匀强磁场B2(B2大小未知)，一带负电粒子从a点沿与y轴正方向成60角的方向射入圆形区域磁场，其速度大小为v0，射出磁场后从x轴的c点(图中未画出)垂直x轴射入电场，然后从y轴上的d点(图中未画出)离开电场，粒子经过d点时速度方向与a点速度方向平行，经y轴左侧匀强磁场偏转后再次经过a点已知粒子比荷为，粒子重力不计，求：(1)圆形区域磁场的磁感应强度B1的大小；(2)第二、三象限内匀强磁场的磁感应强度B2的大

4、小42022吉林省四校联考如图所示，平面直角坐标系xOy中第一象限内有沿y轴正方向的匀强电场，第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场一质量为m、带电荷量为q的粒子(不计粒子受到的重力)，从点A(0，l)以大小为v0的初速度沿x轴正方向射入电场，在电场中运动一段时间后从点P(6l，0)进入磁场，在磁场中运动一段时间后从y轴上的Q点(图中未画出)垂直y轴射出磁场第二、三象限内无电场和磁场求：(1)匀强电场的电场强度大小E；(2)匀强磁场的磁感应强度大小B及粒子在磁场中运动的时间5如图所示，虚线MN为匀强电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45角，匀强磁场的磁感应强度

5、为B，方向垂直纸面向外，在电场中有一点P，P点到边界MN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)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62022云南省昆明市测试如图所示，y轴左侧有沿x轴正方向的匀强电场，电场强度为E，屏CD与y轴垂直，OACD为一矩形，OA边长为L，OD边长为2L，矩形OACD内某区域存在磁感应强度为B的匀强磁场质量为m、电荷量为q、重力不计的正粒子从x轴负半轴上的P点由静止释放，从O点进入磁场后最终垂直于屏打到C点，且从x轴PO段上任意位置由静止释放的

6、同种正粒子最终都能垂直打到屏CD上，求：(1)PO之间的距离x；(2)上述由P点释放的粒子，从P到C经历的时间t；(3)磁场区域的最小面积S.专题66带电粒子在组合场中的运动1BC粒子进入磁场后向下偏转，由此可知粒子带正电，加速电极板是左板电势高于右板电势，选项A错误；粒子以最大速度v0(对应轨道半径为r0)从NP边界离开磁场时的运动轨迹如图所示，由题设知k，由牛顿第二定律有qv0Bm，由几何关系有r0(r0)sin 37，联立各式解得r0，v0，选项B正确；粒子从NP边界离开磁场时离N点最远距离为L，选项C正确；由qUmv2，可得Umv2v2，粒子以最小速度从NP边射出时经过N点，此时运动半

7、径R，由牛顿第二定律有qBvm，从而解得最小速度v，则粒子从NP边界离开磁场时v，于是可得U，选项D错误2ABC根据题意可知，粒子在静电分析器中受到电场力指向圆心O，故粒子带正电，故A正确；对于加速过程，根据动能定理有qUmv2，在静电分析器中，电场力提供向心力有qEm，联立解得UER，故B正确；粒子进入磁分析器，洛伦兹力提供向心力有qvBm，结合AB分析可得R，则直径PQ2R，故C正确；由C分析可知，若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群离子具有相同的比荷，故D错误3(1)(2)解析：(1)设粒子第一次在圆形磁场中做圆周运动的半径为r1，粒子在第四象限做类平抛运动，通过d

8、点时速率大小为v，作出粒子从a点出发又回到a点全过程的轨迹图，如图所示依题意有v2v0粒子从c点到d点过程有r1(1sin 30)t2tan 60解得r1由洛伦兹力提供向心力有qv0B1联立各式解得B1(2)由几何关系可知第一象限圆形磁场半径Rr1设粒子在第二、三象限内做匀速圆周运动的轨道半径为r2，则Rv0t2r2cos 30由洛伦兹力提供向心力有qvB2联立各式解得B2.4(1)(2)解析：(1)粒子在电场中做类平抛运动，则有xOP6lv0t1yOAlata解得E(2)设粒子在P点时的速度方向与x轴的夹角为，则有tan ，解得30粒子在磁场中的运动轨迹如图所示由几何关系可知，粒子进入磁场时

9、的速度大小vv0粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径 r12l由洛伦兹力提供向心力，则有qvB解得B由几何关系可知，粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角150所以粒子在磁场中运动的时间t2T其中T解得t2.5(1)(2)4d解析：(1)设粒子第一次进入磁场时的速度大小为v，根据动能定理得qEdmv2v(2)粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图所示，粒子第一次出磁场到第二次进磁场，两点间距为s，由类平抛规律得xvt，yat2，a由几何知识得xy解得t两点间的距离为sxvt4d.6(1)(2)(3)L2解析：(1)如图所示，由几何关系得垂直于屏打在C点的粒子在磁场中的运动半径为L，根据带电粒子在磁场中的运动规律qBv得RL由P到O运用动能定理得qExmv2得x(2)第一阶段由P到O粒子做匀加速直线运动由xt1解得t1第二阶段在磁场中粒子经历1/4圆周，故t2第三阶段粒子做匀速直线运动x故总时间tt1t2t3(3)磁场下边界为半径为L的1/4圆弧，磁场的上边界上任意一点坐标x、y始终满足yx，故磁场的上边界是一条yx的直线，如(1)中图所示，月牙部分即为磁场区域面积，故SR2L2L2.