2020高考物理二輪 專題訓(xùn)練14 帶電粒子在電、磁場中的運動(三)

2020高考物理二輪專題訓(xùn)練14帶電粒子在電、磁場中的運動(三) 1(18分)如圖1所示為某種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖其中加速電場的電壓為U，靜電分析器中與圓心O1等距各點的電場強度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1；磁分析器中在以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，布著方向垂直于紙面的勻強磁場，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行由離子源發(fā)出一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零，重力不計)，經(jīng)加速電場加速后，從M點沿垂直于該點的場強方向進入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運動，并從N點射出靜電分析器而后離子由P點沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出，并進入收集器測量出Q點與圓心Q2的距離為d圖1(1)試求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大??；(2)試求磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強度B的大小和方向；(3)如果離子的質(zhì)量為09 m，電荷量仍為q，其它條件不變，那么，這個離子射出電場和射出磁場的位置是否變化通過分析和必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，請你說明2(18分)如圖2甲所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，其變化規(guī)律如圖乙所示，電場強度E0 V/m，現(xiàn)將一重力不計、比荷106 C/kg的帶電粒子從電場中的C點由靜止釋放，經(jīng)t1×105 s的時間粒子通過MN上的D點進入勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B按圖丙所示規(guī)律變化(計算結(jié)果均可保留)圖2(1)求粒子到達D點時的速率；(2)求磁感應(yīng)強度B103 T時粒子做圓周運動的周期和半徑；(3)若在距D點左側(cè)d21 cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板ab，求粒子從C點運動到擋板時所用的時間；(4)欲使粒子垂直打在擋板ab上，求擋板ab與D點的距離所滿足的條件3如圖3所示，在坐標系xOy中，過原點的直線OC與x軸正向的夾角120°，在OC右側(cè)有一勻強電場，在第二、三象限內(nèi)有一勻強磁場，其上邊界與電場邊界重疊，右邊界為y軸，左邊界為圖中平行于y軸的虛線，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向里一帶正電荷q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度自磁場左邊界上的A點射入磁場區(qū)域，并從O點射出，粒子射出磁場的速度方向與x軸的夾角30°，大小為v，粒子在磁場內(nèi)的運動軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧，且弧的半徑為磁場左右邊界間距的2倍，粒子進入電場后，在電場力的作用下又由O點返回磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時間后再次離開磁場已知粒子從A點射入到第二次離開磁場所用的時間恰好等于粒子在磁場中做圓周運動的周期忽略重力的影響求：圖3(1)粒子經(jīng)過A點時的速度方向和A點到x軸的距離；(2)勻強電場的大小和方向；(3)粒子從第二次離開磁場到再次進入電場所用的時間4在某一真空空間內(nèi)建立xOy坐標系，從原點O處向第一象限發(fā)射一比荷1×104 C/kg的帶正電的粒子(重力不計)，速度大小v0103 m/s、方向與x軸正方向成30°角圖4(1)若在坐標系y軸右側(cè)加有勻強磁場區(qū)域，在第象限，磁場方向垂直xOy平面向外；在第象限，磁場方向垂直xOy平面向里；磁感應(yīng)強度均為B1 T，如圖4(a)所示，求粒子從O點射出后，第2次經(jīng)過x軸時的坐標x1(2)若將上述磁場改為如圖4(b)所示的勻強磁場在t0到t×104 s時間內(nèi)，磁場方向垂直于xOy平面向外；在t×104 s到t×104 s時間內(nèi)，磁場方向垂直于xOy平面向外，此后該空間不存在磁場在t0時刻，粒子仍從O點以與原來相同的速率v0射入，求粒子從O點射出后第2次經(jīng)過x軸時的坐標x2答案1(1)(2) 垂直紙面向外 (3)射出電場位置不變，射出磁場位置變化2(1)15×104 m/s(2)×105 s5 cm(3)3.24×105 s(4)(16 k3)×102 m(k1,2,3，)3(1)(2)，與x軸正向夾角為150°(3)4(1)0.2 m(2)0.6 m