新高考2025版高考物理一轮复习微专题小练习专题63带电粒子在组合场中的运动

专题63带电粒子在组合场中的运动1．[2024·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对外、磁感应强度为B的匀强磁场，MN与右金属板等长且重合，∠PMN＝37°.一比荷为k的粒子(不计重力)从O点以可以忽视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sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，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eq\f(3kBL,4)C．粒子从NP边界离开磁场时离N点最远距离为eq\f(\r(2),2)LD．要使粒子从NP边界离开磁场，可调电压的改变范围是eq\f(kB2L2,16)＜U≤eq\f(9kB2L2,16)2．(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，通道内匀称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、方向垂直纸面对外．一质量为m、电荷量为q的粒子从静止起先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．粒子肯定带正电B．加速电场的电压U＝eq\f(1,2)ERC．直径PQ＝eq\f(2,B)eq\r(\f(ERm,q))D．若一群离子从静止起先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3．[2024·河北模拟预料]如图所示，在xOy平面直角坐标系中，第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对里的匀强磁场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；其次、三象限有垂直纸面对里的匀强磁场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eq\f(q,m)，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)其次、三象限内匀强磁场的磁感应强度B2的大小．4.[2024·浙江省宁波市模拟]如图所示是一种粒子探测装置，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面对外的匀强磁场，单位时间内有大量质量为m，电荷量大小为q，速度大小范围为v0～eq\r(3)v0的粒子从PM和QK间平行于PM射入圆形磁场区域，PM与圆心O在同始终线上，PM和QK间距离0.5R.已知从M点射入的速度为v0的粒子刚好从O点正下方的N点射出圆形磁场区域．挡板ND与圆形区域相切于N点，到达N点的粒子均能进入下方，到达N点右侧的粒子均被挡板汲取，ND足够长．不计粒子重力以及粒子间的相互作用，求：(1)圆形区域磁场的磁感应强度B的大小及带电粒子的电性；(2)从M点射入的速度为eq\r(3)v0的粒子，射出磁场后打在挡板上的点F(图中未标出)，求NF的距离以及从M到F所用的时间t.(3)全部从PM到QK间射入的速度为v0的粒子出磁场时，这些粒子的速度方向与ND的夹角在什么范围内？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θ＝45°角，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面对外，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其次次进磁场处的距离．6.[2024·黑龙江省哈尔滨市二模]如图所示，截面边长为L的等边三角形容器AMN的三条边均由光滑弹性绝缘壁构成，其内部存在垂直于纸面对里的匀强磁场，小孔P是AM的中点，底边MN水平放置．AM的左侧有竖直向下的电场强度为E的匀强电场．将一质量为m、电荷量为＋q的粒子以肯定的初速度从O点垂直射入匀强电场，初速度方向平行于MN，粒子恰好从小孔P以速度v垂直于AM边进入容器内的匀强磁场，与器壁2次垂直碰撞后(碰撞时无能量和电荷量损失)仍从小孔P垂直于AM射出(运动轨迹为图中虚线).不计粒子重力．求：(1)粒子在O点的初速度v0；(2)匀强磁场的磁感应强度B；(3)粒子从射入电场到射出磁场运动的时间t.专题63带电粒子在组合场中的运动1．BC2．ABC依据题意可知，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，依据动能定理有qU＝eq\f(1,2)mv2，在静电分析器中，电场力供应向心力有qE＝meq\f(v2,R)，联立解得U＝eq\f(1,2)ER，故B正确；粒子进入磁分析器，洛伦兹力供应向心力有qvB＝meq\f(v2,R)，结合AB分析可得R′＝eq\f(1,B)eq\r(\f(mER,q))，则直径PQ＝2R′＝eq\f(2,B)eq\r(\f(ERm,q))，故C正确；由C分析可知，若一群离子从静止起先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)eq\f(E0,v0)(2)eq\f(（3－\r(3)）E0,v0)4．(1)eq\f(mv0,qR)正电(2)eq\f(\r(3),3)Req\f(（2＋π－\r(3)）R,3v0)