高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題64 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．(多選)如圖1所示，在平行豎直虛線a與b、b與c、c與d之間分別存在著垂直于虛線的勻強(qiáng)電場(chǎng)、平行于虛線的勻強(qiáng)電場(chǎng)、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線d處有一熒光屏．大量正離子(初速度和重力均忽略不計(jì))從虛線a上的P孔處進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)三個(gè)場(chǎng)區(qū)后有一部分打在熒光屏上．關(guān)于這部分離子，若比荷越大，則離子(　　) 圖1 A．經(jīng)過(guò)虛線c的位置越低 B．經(jīng)過(guò)虛線c的速度越大 C．打在熒光屏上的位置越低 D．打在熒光屏上的位置越高 2．如圖2所示，在xOy直角坐標(biāo)系中，第Ⅰ象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第Ⅱ象限內(nèi)分布著沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)．初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，重力不計(jì)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過(guò)y軸上的P點(diǎn)且垂直于y軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點(diǎn)．已知OA＝OC＝d.則磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E可表示為(　　) 圖2 A．B＝，E＝ B．B＝，E＝ C．B＝，E＝ D．B＝，E＝ 3．(多選)如圖3所示，在x軸的上方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在x軸下方的等腰直角三角形CDM區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，其中C、D在x軸上，它們到原點(diǎn)O的距離均為a，現(xiàn)將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正粒子從y軸上的P點(diǎn)由靜止釋放，設(shè)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為h，不計(jì)重力作用與空氣阻力的影響．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．若h＝，則粒子垂直于CM射出磁場(chǎng) B．若h＝，則粒子平行于x軸射出磁場(chǎng) C．若h＝，則粒子垂直于CM射出磁場(chǎng) D．若h＝，則粒子平行于x軸射出磁場(chǎng) 4．如圖4所示，在xOy平面內(nèi)，y軸左側(cè)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；在0L的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變、方向做周期性變化．一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子(粒子重力不計(jì))，由坐標(biāo)為(－L，)的A點(diǎn)靜止釋放． 圖4 (1)求粒子第一次通過(guò)y軸時(shí)速度大??； (2)求粒子第一次射入磁場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)及速度； (3)現(xiàn)控制磁場(chǎng)方向的變化周期和釋放粒子的時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)粒子能沿一定軌道做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小取值范圍． 5．如圖5所示，矩形abcd相切于半圓，小孔M、N連線延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)圓心O點(diǎn)且與ad垂直．一束質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的離子(不計(jì)重力)以不同速率沿MN方向從M孔射入． 圖5 (1)金屬板間電壓為U0時(shí)，求從N孔射出的離子的速度大??； (2)要使離子能打到ab上，求金屬板間電壓U的取值范圍． 6．如圖6所示的xOy坐標(biāo)系中，在第Ⅰ象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第Ⅳ象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從y軸上的P點(diǎn)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)x軸上的Q點(diǎn)以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，方向與x軸正向成30角．若粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)后恰好能再回到電場(chǎng)，已知OQ＝3L，粒子的重力不計(jì)，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小均未知．求： 圖6 (1)OP的距離； (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； (3)若在O點(diǎn)右側(cè)22L處放置一平行于y軸的擋板，粒子能擊中擋板并被吸收，求粒子從P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)到擊中擋板的時(shí)間． 7．如圖7，在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)，虛線MN平行于y軸，N點(diǎn)坐標(biāo)為(－l,0)，MN與y軸之間有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限的某區(qū)域有方向垂直于坐標(biāo)平面的矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為－e的電子，從虛線MN上的P點(diǎn)，以平行于x軸正方向的初速度v0射入電場(chǎng)，并從y軸上A點(diǎn)(0,0.5l)射出電場(chǎng)，射出時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向成30角，此后，電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)并從矩形有界磁場(chǎng)邊界上Q點(diǎn)射出，速度沿x軸負(fù)方向，不計(jì)電子重力，求： 圖7 (1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小； (2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t； (3)矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積Smin. 答案解析 1．BD　[當(dāng)離子在a與b之間，根據(jù)動(dòng)能定理得mv2＝qU，則v＝ ，故比荷越大，經(jīng)過(guò)b的速度越大；在b與c之間，粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)bc寬為L(zhǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，y＝at2＝＝，經(jīng)過(guò)虛線c的位置與比荷無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；比荷越大，經(jīng)過(guò)c的速度越大，即進(jìn)入磁場(chǎng)的速度就越大，B正確；當(dāng)離子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，即qvB＝，則R＝，故可知比荷越大，R越小，打在熒光屏上的位置越高，C錯(cuò)誤，D正確．] 2．B　[設(shè)帶電粒子經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后的速度為v，有qU＝mv2；帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，洛倫茲力提供向心力，qBv＝，依題意可知r＝d，解得B＝；帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)時(shí)間t從P點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)，由d＝vt，d＝t2，解得E＝.故選項(xiàng)B正確．] 3．AD　[粒子在電場(chǎng)中加速，有qEh＝mv，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)．若粒子垂直于CM射出磁場(chǎng)，則軌跡所對(duì)的圓心角θ＝45，半徑R＝a，而R＝，聯(lián)立以上各式得h＝，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；若粒子平行于x軸射出磁場(chǎng)，則軌跡所對(duì)的圓心角θ＝90，半徑R＝，由以上各式解得h＝，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確．] 4．(1) 　(2)(L，L)　，方向與x軸正方向成45角斜向上　(3)0

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