高考物理一轮复习考点32-带电粒子在组合场、叠加场中的运动

带电粒子在组合场、叠加场中的运动考点32第一步狂刷小题·夯基础答案解析2.如图所示，某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒由a点进入电磁场并刚好沿虚线ab向上运动。下列说法中正确的是(

)A．该微粒一定带负电B．该微粒的动能一定减少C．该微粒的电势能一定增加D．该微粒的机械能不一定增加答案解析微粒受到的重力和静电力是恒力，且该微粒沿直线运动，则可以判断出微粒受到的洛伦兹力也是恒定的，即该微粒做匀速直线运动，所以B错误；如果该微粒带正电，则受到竖直向下的重力、水平向右的静电力和向左下方的洛伦兹力，受力不平衡，所以不会沿直线运动，故该微粒一定带负电，静电力做正功，该微粒的电势能一定减少，机械能一定增加，A正确，C、D错误。解析3.如图所示，两导体板水平放置，两板间的电势差为U，带电粒子以某一初速度v0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的匀强磁场。则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化而变化的情况为(

)A．d随v0的增大而增大，d与U无关B．d随v0的增大而增大，d随U的增大而增大C．d随U的增大而增大，d与v0无关D．d随v0的增大而增大，d随U的增大而减小答案解析答案解析5．(多选)如图所示，两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中，轨道两端在同一高度上，两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放，在运动中都能通过各自轨道的最低点M、N，则(

)A．两小球每次到达轨道最低点时的速度都有vN>vMB．两小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力都有FN>FMC．小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同D．小球b能到达轨道的最右端，小球a不能到达轨道的最右端答案解析解析答案解析解析答案解析答案解析9．(2017·全国卷Ⅰ)如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(

)A．ma>mb>mc B．mb>ma>mcC．mc>ma>mb D．mc>mb>ma答案解析设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与静电力平衡，即mag＝qE①b在纸面内向右做匀速直线运动，三力平衡，则mbg＝qE＋qvbB②c在纸面内向左做匀速直线运动，三力平衡，则mcg＋qvcB＝qE③比较①②③式得：mb>ma>mc，选项B正确。解析答案解析答案

解析12．(2020·全国卷Ⅱ)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图a是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图b所示。图b中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点。则(

)A．M处的电势高于N处的电势B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移答案解析解析[题组三模拟小题]13.(2021·江苏省百校高三上第二次联考)如图所示，为一种改进后的回旋加速器示意图，在D形盒边上的缝隙间放置一对中心开有小孔a、b的平行金属板M、N。每当带正电的粒子从a孔进入时，就立即在两板间加上恒定电压，经加速后从b孔射出，再立即撤去电压。而后进入D形盒中的匀强磁场，做匀速圆周运动。缝隙间无磁场，不考虑相对论效应，则下列说法正确的是(

)A．D形盒中的磁场方向垂直纸面向外B．粒子运动的周期不断变大C．粒子每运动一周直径的增加量越来越小D．增大板间电压，粒子最终获得的最大动能变大答案解析答案解析解析答案解析第二步精做大题·提能力

[题组一基础大题]16.如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二象限内有平行于y轴的匀强电场，电场强度大小为E，方向沿y轴负方向。在第一、四象限内有一个半径为R的圆，圆心坐标为(R,0)，圆内有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场。一带正电的粒子(不计重力)以速度v0从第二象限的P点沿平行于x轴正方向射入电场，通过坐标原点O进入第四象限，速度方向与x轴正方向成30°角，最后从Q点平行于y轴离开磁场，已知P点的横坐标为－2h。求：答案解析解析解析[题组二高考大题]17.(2021·北京高考)如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线(图中平行于导体板的虚线)通过N。不计重力。(1)求粒子加速器M的加速电压U；(2)求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向；(3)仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能Ek。答案解析(2)带正电的粒子在速度选择器中所受静电力与洛伦兹力平衡，即qE＝qvB解得E＝vB在速度选择器N中，根据左手定则知粒子所受洛伦兹力垂直导体板向上，则粒子所受静电力垂直导体板向下，故电场强度的方向垂直导体板向下。解析解析(1)求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v；(2)求Ⅱ区内电场强度的大小E；(3)保持上述条件不变，将Ⅱ区分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为B(数值未知)、方向相反且平行y轴的匀强磁场，如图乙所示。为使离子的运动轨迹与测试板相切于C点，需沿x轴移动测试板，求移动后C到O1的距离s。答案解析解析解析解析[题组三模拟大题]19．(2021·山东省青岛市一模)在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图，是离子注入工作原理示意图，离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆(硅片)。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E、方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧，其两端中心位置M和N处各有一小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体，晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统(1)求离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的离子的比荷；(2)当偏转系统仅加电场