高考物理一轮复习 课时跟踪检测（三十三）带电粒子在组合场中的运动（卷Ⅰ）（重点班）.doc

课时跟踪检测（三十三） 带电粒子在组合场中的运动 （卷）a级保分题目巧做快做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s1进入电压为u的加速电场区加速后，再通过狭缝s2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gfr。则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)()a. b. c. d.解析：选c设粒子被加速后获得的速度为v，由动能定理有：qumv2，粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r，又bqvm，可求，故c正确。2.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，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(12h)和氦核(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解析：选ac由r得最大速度v，两粒子的相同，所以最大速度相同，a正确；最大动能ekmv2，因为两粒子的质量不同，最大速度相同，所以最大动能不同，b错误；高频电源的频率f，因为相同，所以两次所接高频电源的频率相同，c正确；粒子的最大动能与高频电源的频率无关，d错误。3.多选(2018温州中学模拟)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子p和p3，经电压为u的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为b、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子p在磁场中转过30后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子p和p3()a在电场中的加速度之比为11b在磁场中运动的半径之比为21c在磁场中转过的角度之比为12d离开电场区域时的动能之比为13解析：选cd两个离子的质量相同，其带电荷量之比是13的关系，所以由a可知，其在电场中的加速度之比是13，故a错误。要想知道半径必须先知道进入磁场的速度，而速度的决定因素是加速电场，所以在离开电场时其速度表达式为：v ，可知其速度之比为1。又由qvbm知，r，所以其半径之比为1，故b错误。由b项分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为1，设磁场宽度为l，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有sin ，则可知角度的正弦值之比为1，又p的角度为30，可知p3角度为60，即在磁场中转过的角度之比为12，故c正确。由电场加速后：qumv2可知，两离子离开电场的动能之比为13，故d正确。4多选(2018辽宁本溪市高级中学等三校联考)如图所示，l1和l2为平行线，l1上方和l2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，a、b两点都在l2上，带电粒子从a点以初速度v与l2成30角斜向上射出，经过偏转后正好过b点，经过b点时速度方向也斜向上，不计重力，下列说法中正确的是()a带电粒子一定带正电b带电粒子经过b点时的速度一定跟在a点的速度相同c若带电粒子在a点时的初速度变大(方向不变)，该粒子将不能经过b点d若只将带电粒子在a点的初速度方向改为与l2成60角斜向上，它一定不经过b点解析：选bd画出带电粒子运动的可能轨迹，故带电粒子带正负电荷都有可能，故a错误；粒子的位置在b1、b2时速度方向斜向上，跟在a点时的速度大小相等，方向相同，故b正确；根据轨迹，粒子经过边界l1时入射点与出射点间的距离与经过边界l2时入射点与出射点间的距离相同，与速度无关，所以当初速度大小稍微增大一点，但保持方向不变，它仍能经过b点，故c错误；如图，设l1与l2之间的距离为d，则a到b2的距离为x，所以，若将带电粒子在a点时初速度方向改为与l2成60角斜向上，它就只经过一个周期后一定不经过b点，故d正确。5.多选(2018湖南衡阳第一次联考)如图所示，某带电粒子由静止开始经电压为u1的电场加速后，射入水平放置、电势差为u2的两块平行导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直、磁感应强度为b的匀强磁场中，设粒子射入磁场和射出磁场的m、n两点间的距离为s(不计重力，不考虑边缘效应)。下列说法正确的是()a若仅将水平放置的平行板间距增大，则s减小b若仅增大磁感应强度b，则s减小c若仅增大u1，则s增大d若仅增大u2，则s增大解析：选bc对于加速过程，有qu1mv02，得v0 带电粒子在水平导体板间电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v分解成初速度方向与加速度方向，设出射速度与水平夹角为，则有：cos 而在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为r，由几何关系可得，半径与直线mn夹角正好等于，则有：cos ，所以s；又因为半径公式r，则有s 。可知增大平行金属板两板间距时，s不变，选项a错误；故s随u1变化，s与u2无关，仅增大u1，s将增大，故c正确，d错误；仅增大磁感应强度b，则s减小，选项b正确。6.多选(2018邵阳联考)如图所示，在x0的区域中，存在磁感应强度大小分别为b1与b2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且b1b232。在原点o处同时发射两个质量分别为ma和mb的带电粒子，粒子a以速率va沿x轴正方向运动，粒子b以速率vb沿x轴负方向运动，已知粒子a带正电，粒子b带负电，电荷量相等，且两粒子的速率满足mavambvb。若在此后的运动中，当粒子a第4次经过y轴(出发时经过y轴不算在内)时，恰与粒子b相遇。粒子重力不计。下列说法正确的是()a粒子a、b在磁场b1中的偏转半径之比为32b两粒子在y正半轴相遇c粒子a、b相遇时的速度方向相同d粒子a、b的质量之比为15解析：选bcd由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r可得：，a错误；由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r可得，a粒子从o点出发沿x轴正方向射出向上逆时针转半周在y轴上上移2ra2，穿过y轴后逆时针向下转半周后下移2ra1，由于b20)、质量为m的粒子，某时刻起从第三象限不同位置连续以相同的初速度v0沿x轴正方向射入匀强电场。若粒子只能从坐标原点进入第一象限，其他粒子均被坐标轴上的物质吸收并导走而不影响原来的电场分布。不计粒子的重力及它们间的相互作用。下列说法正确的是()a能进入第一象限的粒子，在匀强电场中的初始位置分布在一条直线上b到达坐标原点的粒子速度越大，入射速度方向与y轴的夹角越大c能打到荧光屏的粒子，进入o点的动能必须大于qud若u0，即能打到荧光屏的粒子，进入o点的动能必须大于qu，故c正确；粒子在电场中的偏转角：tan ，粒子在偏转电场中运动的时间不同，则进入第一象限后速度与y轴之间的夹角不同。所以从不同的位置开始偏转的粒子，可以以任意夹角进入第一象限，所以若u，荧光屏各处均有粒子到达而被完全点亮，故d正确。8.(2018天津和平区模拟)如图所示，一个质量为m，电荷量q的带电微粒(重力忽略不计)，从静止开始经u1电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，金属板长l，两板间距d，微粒射出偏转电场时的偏转角30，并接着进入一个方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。求：(1)两金属板间的电压u2的大小；(2)若该匀强磁场的宽度为d，为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度b至少多大。解析：(1)带电微粒经加速电场加速后速率为v1，根据动能定理有u1qmv12v1 粒子经u2电压偏转，有tan 30ta解得：u2。(2)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，微粒恰好不从磁场右边射出时运动轨迹与右边边界相切，设做匀速圆周运动的轨道半径为r，由几何关系知：rrsin 30d由牛顿运动定律及运动学规律：qvbm，又v解得：b 答案：(1)(2) 9(2018成都外国语学校模拟)如图所示，在xoy坐标系的0yd的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在dy2d的区域内分布着垂直于xoy平面向里的匀强磁场，mn为电场和磁场的交界面，ab为磁场的上边界。现从原点o处沿x轴正方向发射出速率为v0、比荷(电荷量与质量之比)为k的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与ab相切并返回磁场。已知电场强度e，不计粒子重力和粒子间的相互作用。试求：(1)粒子第一次穿过mn时的速度大小和水平位移的大小；(2)磁场的磁感应强度b的大小。解析：(1)根据动能定理，得qedmv2mv02，解得v2v0粒子在电场中做类平抛运动，有fqe，a，dat12，xv0t1解得t1，x。(2)粒子运动的轨迹如图所示，设粒子以与x轴正方向成角进入磁场tan ，解得60根据rrcos d，得r由牛顿第二定律可得qvbm，解得b。答案：(1)2v0(2)10.如图，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xoy平面平行，且与x轴成45夹角。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以初速度v0从y轴上的p点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间t0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变。不计重力。(1)求粒子从p点出发至第一次到达x轴时所需的时间；(2)若要使粒子能够回到p点，求电场强度的最大值。解析：(1)带电粒子在磁场中做圆周运动，设运动半径为r，运动周期为t，根据洛伦兹力公式及