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1、2022年高考物理第一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十八)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
一、單項(xiàng)選擇題
1. (xx·南寧模擬)如圖4所示,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,不計(jì)重力,在a點(diǎn)以某一初速度水平向左射入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ,沿曲線abcd運(yùn)動(dòng),ab、bc、cd都是半徑為R的圓弧,粒子在每段圓弧上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都為t。規(guī)定垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為正,則磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變化的關(guān)系可能是圖5中的( )
圖4
圖5
2.(xx·遼寧協(xié)作體聯(lián)考)如圖7所示,在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一
2、帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O以與x軸成30°角斜向上射入磁場(chǎng),且在上方運(yùn)動(dòng)半徑為R。不計(jì)重力,則( )
圖7
A.粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)O
B.粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為2∶1
C.粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
D.粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí),沿x軸前進(jìn)3R
二、多項(xiàng)選擇題
3.(xx·浙江高考)在半導(dǎo)體離子注入工藝中,初速度可忽略的磷離子P+和P3+,經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后,垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,如圖12所示。已知離子P+在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)θ=30°后從磁場(chǎng)右邊界射出。在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),離子P+和P3+(
3、)
圖12
A.在電場(chǎng)中的加速度之比為1∶1
B.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為 ∶1
C.在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1∶2
D.離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1∶3
三、非選擇題
4.(xx·惠州調(diào)研)如圖13所示,一個(gè)板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離也是L的平行板電容器上極板帶正電,下極板帶負(fù)電,在極板右邊的空間里存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。有一質(zhì)量為m,重力不計(jì),帶電量為-q的粒子從極板正中間以初速度為v0水平射入,恰能從上極板邊緣飛出又能從下極板邊緣飛入,求:
圖13
(1)兩極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向;
(2)-q粒子飛出極板時(shí)的速度v的大小與方向;
(3)磁感應(yīng)
4、強(qiáng)度B的大小。
答 案
1.選C 由左手定則可判斷出磁感應(yīng)強(qiáng)度B在磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ內(nèi)磁場(chǎng)方向分別為向外、向里和向外,在三個(gè)區(qū)域中均運(yùn)動(dòng)1/4圓周,故t=T/4,由于T=,求得B=,只有選項(xiàng)C正確。
2.選D 帶電粒子在磁場(chǎng)中一直向x軸正方向運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤。因R=且B1=2B2,所以軌道半徑之比R1∶R2=1∶2,B錯(cuò)誤。粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=T1+T2=+=,C錯(cuò)誤。粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí),沿x軸前進(jìn)距離l=R+2R=3R,D正確。
3.選BCD 本題考查離子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),意在考查考生的分析和計(jì)算能力。離子P+和P3+質(zhì)量之比為1∶1,電荷量之比等
5、于1∶3,故在電場(chǎng)中的加速度(a=qE/m)之比不等于1∶1,則A項(xiàng)錯(cuò)誤;離子在離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)有:qU= mv2,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有:qvB=m,得半徑r==,則半徑之比為1∶=∶1,則B項(xiàng)正確,設(shè)磁場(chǎng)寬度為d,由幾何關(guān)系d=rsin α,可知離子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度正弦值之比等于半徑倒數(shù)之比,即1∶,因θ=30°,則θ′=60°,故轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1∶2,則C項(xiàng)正確;離子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能之比等于電荷量之比,即1∶3,則D項(xiàng)正確。
4.(1)由于上板帶正電,下板帶負(fù)電,故板間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直向下,粒子在水平方向上勻速運(yùn)動(dòng),在豎直方向上勻加速運(yùn)動(dòng)
L=v0t,=at2,其中a=
解得,E=,方向豎直向下
(2)設(shè)粒子飛出極板時(shí)水平速度為vx,豎直速度為vy,水平偏轉(zhuǎn)角為θ
vx=v0,vy=at=·,tan θ=,v=
可得θ=45°,v=v0
(3)由幾何關(guān)系易知R=L
洛倫茲力提供向心力qvB=m
得B=
答案:(1) 方向豎直向下 (2)v0 與水平方向的夾角為45° (3)