高考物理一轮复习 微专题6 带电粒子在复合场中的运动高效演练（含解析）-人教版高三物理试题

带电粒子在复合场中的运动1．(2018·北京卷·18)某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动．下列因素与完成上述两类运动eq\o(无,\s\do4(·))eq\o(关,\s\do4(·))的是()A．磁场和电场的方向B．磁场和电场的强弱C．粒子的电性和电量D．粒子入射时的速度C[在匀强磁场和匀强电场的叠加区域内，带电粒子做匀速直线运动，则速度方向与电场方向和磁场方向均垂直，qvB＝qE，故v＝eq\f(E,B).因此粒子是否在“速度选择器”中做匀速直线运动，与粒子的电性、电量均无关．撤去电场时，粒子速度方向仍与磁场垂直，满足做匀速圆周运动的条件．]2．如图所示，在正交的匀强电磁场中有质量、电荷量都相同的两油滴，A静止，B做半径为R的匀速圆周运动．若B与A相碰并结合在一起，则它们将()A．以B原速率的一半做匀速直线运动B．以eq\f(R,2)为半径做匀速圆周运动C．仍以R为半径做匀速圆周运动D．做周期为B的一半的匀速圆周运动B[由A、B相碰时动量守恒mv＝2mv′，有v′＝eq\f(v,2).据题意碰后A、B合成的大油滴仍受重力与电场力平衡，合外力是洛伦兹力，所以继续做匀速圆周运动，且有r＝eq\f(2mv′,2qB)＝eq\f(\f(mv,2),qB)＝eq\f(R,2)T＝eq\f(2π2m,2qB)＝eq\f(2πm,qB)，选项B正确．]3．如图所示是医用回旋加速器示意图，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(eq\o\al(2,1)H)和氦核(eq\o\al(4,2)He)．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不相同D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能A[根据qvB＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\f(qBR,m).两粒子的比荷eq\f(q,m)相等，所以最大速度相等．故A正确．最大动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2R2,2m)，两粒子的比荷eq\f(q,m)相等，但质量不相等，所以最大动能不相等，故B错．带电粒子在磁场中运动的周期T＝eq\f(2πm,qB)，两粒子的比荷eq\f(q,m)相等，所以周期相等．做圆周运动的频率相等，因为所接高频电源的频率等于粒子做圆周运动的频率，故两次所接高频电源的频率相同，故C错误．由Ek＝eq\f(q2B2R2,2m)可知，粒子的最大动能与加速电压的频率无关，故仅增大高频电源的频率不能增大粒子的最大动能，故D错．]4．(2018·全国卷Ⅲ·24)如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直．已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1，并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l.不计重力影响和离子间相互作用．求(1)磁场的磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子的比荷之比．解析(1)设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1，磁场的磁感应强度大小为B，由动能定理有q1U＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1) ①由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1v1B＝m1eq\f(v\o\al(2,1),R1) ②由几何关系知2R1＝l ③由①②③式得B＝eq\f(4U,lv1) ④(2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2，射入磁场的速度为v2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2.同理有q2U＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2) ⑤q2v2B＝m2eq\f(v\o\al(2,2),R2) ⑥由题给条件有2R2＝eq\f(l,