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1、专题75带电粒子在组合场中的运动1如图所示，两相邻且范围足够大的匀强磁场区域和的磁感应强度方向平行，大小分别为B和2B.一带正电粒子(不计重力)以速度v从磁场分界线MN上某处射入磁场区域，其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN成60角，经过t1时间后粒子进入到磁场区域，又经过t2时间后回到区域，设粒子在区域、中的角速度分别为1、2，则()A.1211B1221C.t1t211Dt1t22122021贵阳模拟如图所示，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计)，经加速电压U加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子打到P点，OPx，能正确反映x与U之间关系的是()A.x与U成正比
2、Bx与U成反比C.x与成正比Dx与成反比3.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()A.11B12C.121D1444如图所示，某种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的匀强磁场中，则粒子射入磁
3、场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1和U2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)()A.d随U1变化，d与U2无关B.d与U1无关，d随U2变化C.d随U1变化，d随U2变化D.d与U1无关，d与U2无关5(多选)如图所示，在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方的等腰直角三角形CDM区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，其中C、D在x轴上，它们到原点O的距离均为a.现将质量为m、带电荷量为q的正粒子从y轴上的P点由静止释放，设P点到O点的距离为h，不计重力作用与空气阻力的影响下列说法正确的是()A.若h，则粒子垂直于CM射出磁场B.若h，则粒子
4、平行于x轴射出磁场C.若h，则粒子垂直于CM射出磁场D.若h，则粒子平行于x轴射出磁场62021甘肃河西五市联考(多选)如图所示，若干个动量相同的带电粒子，先后沿直线通过由相互正交的磁感应强度为B1的匀强磁场和电场强度为E的匀强电场组成的速度选择器，这些粒子通过平板MN上的狭缝P进入另一磁感应强度为B2的匀强磁场，最终落在平板MN上的A1A3处，不计粒子重力，下列判断正确的是()A.磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外B.能通过狭缝P的带电粒子的速度大小等于E/B1C.所有打在MN上的粒子，在磁感应强度为B2的磁场中的运动时间都相同D.打在MN上的粒子位置离P越远，粒子的电荷量q越小7202
5、1重庆市模拟(多选)如图所示，回旋加速器由置于高真空中的两个半径为R的D形金属盒构成，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直两盒间加速电压为U，方向发生周期性变化，使得粒子每进入狭缝即被加速从A处粒子源产生的带正电粒子质量为m、电荷量为q、初速度不计，粒子重力不计则()A.粒子能获得的最大速率为B.粒子能获得的最大速率为C.粒子在加速器中运动时间为D.粒子在加速器中运动时间为8.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速两
6、盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出如果用同一回旋加速器分别加速氚核(H)和粒子(He)比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有()A.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B.加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C.加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D.加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大9.2021洛阳市模拟(多选)如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板
7、间，虚线中间不需加电场，带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()A.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关B.带电粒子每运动一周被加速一次C.带电粒子每运动一周，P1P2等于P2P3D.加速电场方向不需要做周期性的变化102021成都市摸底如图，初速度不计的电子束经电压为U的电场加速后，进入一半径为r的圆形匀强磁场区域(区域中心为O，磁场方向垂直于圆面)，最后射到了与OM连线垂直的屏幕上的P处已知不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M，电子的电荷量为e、质量为m，电子所受重力不计则下列
8、判断正确的是()A.圆形区域中磁场的方向可能垂直于纸面向里B.电子在磁场中运动时受到的洛伦兹力大小一定是C.若仅增大加速电压U，电子束打到屏幕上的位置在P点上方D.若仅改变圆形区域的磁感应强度大小，电子束可能打不到屏幕上11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的相互作用求(1)磁场的磁感应强度大小；(2)甲、乙两种离子的比荷之比122021全国甲卷如图，长度均
9、为l的两块挡板竖直相对放置，间距也为l，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场一质量为m，电荷量为q(q0)的粒子自电场中某处以大小为v0的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场，从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60，不计重力(1)求粒子发射位置到P点的距离；(2)求磁感应强度大小的取值范围；(3)若粒子正好从QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离专题75带电粒子在组合场中的运动1D2.C
10、3.D4.A5.AD6ABD能通过速度选择器的粒子所受的电场力与洛伦兹力平衡，假设粒子带正电，则粒子在速度选择器中受的电场力方向向右，由平衡条件知，粒子受的洛伦兹力方向向左，由左手定则知，磁感应强度为B1的磁场方向垂直纸面向外，A正确；由平衡条件得，qvB1qE，解得v，B正确；粒子在磁感应强度为B2的磁场中运动的周期T，则打在MN上的粒子在该磁场中运动的时间tT，由于粒子做圆周运动的半径不同，故打在MN上的粒子，在B2的磁场中的运动时间不同，C错误；由牛顿第二定律得，qvB2m，解得R，则粒子离P点的距离x2R，因为带电粒子的动量相同，故x越大，q越小，D正确7AC粒子在回旋加速器中速度最大
11、时运动半径最大，有R，得vm，A正确，B错误；粒子获得的最大动能Ekmmv，加速一次增加的动能EUq，加速次数n，粒子在磁场中运动的周期T，在加速器中的总时间tn，C正确，D错误8B带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，由T，知氚核(H)的质量与电量的比值大于粒子(He)，所以氚核在磁场中运动的周期大，则加速氚核的交流电源的周期较大，由qvBm得，最大速度v，则最大动能Ekmmv2，比较氚核H和粒子H可知氚核的最大动能较小，B正确，A、C、D错误9BD由牛顿第二定律得qvBm，解得v，故加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关，A错误；虚线部分不加电场，故粒子一个周期内只被加速一次，加速
12、电场方向不需要做周期性的变化，选项BD正确；由r知，P1P22(r2r1)，由匀变速直线运动规律知，粒子在加速电场中运动的时间越来越短，由vat知，v越来越小，故P1P2P2P3，C错误10D根据电子偏转的方向和左手定则可知，圆形区域中磁场的方向垂直于纸面向外，A错误；在加速电场中由动能定理有eUmv2，在磁场中运动时受到的洛伦兹力大小为FevB，而电子的运动轨迹半径不等于r，B错误；若仅增大加速电压U，电子进入磁场时的速度增大，洛伦兹力增大，电子在磁场中的轨道半径变大，电子束打到屏幕上的位置在P点下方，C错误；如仅增大圆形区域的磁感应强度B，由mevB可知，电子在磁场中的轨道半径变小，电子束
13、可能打不到屏幕上，D正确11(1)(2)14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q1Um1v由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1v1Bm1由几何关系知2R1l解得B(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q2Um2vq2v2Bm2由题给条件有2R2解得，甲、乙两种离子的比荷之比为1412解析：(1)画出粒子在电场中的运动轨迹，如图1，有tan60vyat，axv0t，yat2从发射位置到P点的距离s联立解得s(2)磁感应强度B较大时，设粒子恰好从Q点射出，设轨迹半径为R1，在板间的轨迹如图2，则由几何关系有sin60qvB1m结合(1)中分析，有sin60联立解得B1磁感应强度B最小时，粒子轨迹恰好过N点，设轨迹半径为R2，如图3qvB2m联立解得B2故B(3)画出从NQ中点A出射粒子的轨迹，如图4根据几何知识可知最近距离dl(RRsin30)R2(lRcos30)2解得R得最近距离dl