高考物理一轮复习 第8章 磁场 第3讲 带电粒子在复合场中的运动模拟 新人教版选修

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺带电粒子在复合场中的运动1(2016全国卷)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为(D)A11B12C121 D144解析设加速电压为U，质子做匀速圆周运动的半径为r，原来磁场的磁感应强度为B，质子质量为m，一价正离子质量为M。质子在入口处从静止开始加速，由动能定理得，eUmv，质子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，ev1Bm；一价正离子在入口处从静止开始加速，由动能定理得，eUMv，该正离子在磁感应强度为12B的匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹半径仍为r，洛伦兹力提供向心力，ev212BM；联立解得Mm1441，选项D正确。2(2017浙江宁波期末考试)如图所示的平行板之间，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子(不计重力)射入后发生偏转的情况不同。这种器件能把具有特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。下列关于速度选择器的说法正确的是(D)A这个特定速度与粒子的质量有关B这个特定速度与粒子的比荷有关C从右向左以特定速度射入的粒子有可能沿直线穿出速度选择器D从左向右以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器解析当带电粒子能从左向右匀速直线穿过时，电场力和洛伦兹力反向，且EqqvB，解得v，该速度与粒子的质量和带电荷量无关，A、B错误；当粒子从右向左运动时，电场力和洛伦兹力的方向相同，粒子不可能沿直线穿过，C错误，D正确。3(2016北京理综)如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。(1)求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；(2)为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。答案(1)(2)vB解析(1)洛伦兹力提供向心力，有fqvBm带电粒子做匀速圆周运动的半径R匀速圆周运动的周期T(2)粒子受电场力FqE，洛伦兹力fqvB。粒子做匀速直线运动，则qEqvB电场强度的大小EvB4(2016天津理综)如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E5N/C，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B0.5T，有一带正电小球，质量m1106kg，电荷量q2106C，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g10m/s2。求：(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。答案(1)20m/s，方向与电场方向成60角斜向上(2)3.5s解析(1)小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，则qvB代入数据解得v20m/s速度v的方向斜向右上方，与电场E的方向之间的夹角满足tan代入数据解得tan，60(2)解法一：撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a，有a设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为x，有xvt设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y，有yat2a与mg的夹角和v与E的夹角相同，均为，又tan联立式，代入数据解得t2s3.5s解法二：撤去磁场后，由于电场力垂直于竖直方向，它对竖直方向的分运动没有影响，以P点为坐标原点，竖直向上为正方向，小球在竖直方向上做匀减速运动，其初速度为vyvsin若使小球再次经过P点所在的电场线，仅需小球的竖直方向上分位移为零，则有vytgt20联立式，代入数据解得t2s3.5s5(2016江苏物理)回旋加速器的工作原理如图1所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为q，加在狭缝间的交变电压如图2所示，电压值的大小为U0。周期T。一束该种粒子在t0时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求： (1)出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0；(3)要使