专题分层突破练9 带电粒子在复合场中的运动 A组 1.如图所示,有一混合正离子束从静止通过同一加速电场后,进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域Ⅰ。如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,不计离子的重力,则说明这些正离子在区域Ⅰ中运动时一定相同的物理量是( ) A.动能 B.质量 C.电荷 D.比荷 2.(2024天津高三模拟)为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况,技术人员在排污管中安装了监测装置,该装置的核心部分是一个用绝缘材料制成的空腔,其宽和高分别为b和c,左、右两端开口与排污管相连,如图所示。在垂直于上、下底面加磁感应强度大小为B、方向向下的匀强磁场,在空腔前、后两个侧面上各有长为a的相互平行且正对的电极M和N,M和N与内阻为R的电流表相连。污水从左向右流经该装置时,电流表将显示出污水排放情况。下列说法正确的是( ) A.M板的电势比N板的电势高 B.污水中离子的浓度越高,则电流表的示数越小 C.污水流量的大小,对电流表的示数无影响 D.若只增大所加磁场的磁感应强度,则电流表的示数也增大 3.(2024甘肃卷)质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为E1,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向垂直于纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动,再由O点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。 (1)粒子带正电还是负电 求粒子的比荷。 (2)求O点到P点的距离。 (3)若速度选择器Ⅱ中匀强电场的电场强度大小变为E2(E2略大于E1),方向不变,粒子恰好垂直打在速度选择器右挡板的O'点上。求粒子打在O'点的速度大小。 4.(2025山东潍坊模拟)如图所示的O-xyz坐标系中,0l的Ⅱ区域内有沿y轴正方向的匀强电场。一带电量为+q、质量为m的粒子从y轴上的点P(0,2l,0)以速度v0沿x轴正方向射入Ⅰ区域,从点Q进入Ⅱ区域。粒子在Ⅱ区域内,第二次经过x轴时粒子位于N点,且速度方向与x轴正方向夹角β=。已知Ⅰ区域磁场磁感应强度大小B0=,不计粒子重力。 (1)求粒子经过Q点时速度方向与x轴正方向的夹角α; (2)求匀强电场的电场强度E; (3)求粒子从P到N所用的时间。 B组 5.(2024江西景德镇模拟)如图所示,在x<0的区域存在方向竖直向上、大小为E的匀强电场,在x>0区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场B(B未知)。一个质量为m的带正电粒子甲从A点(-d,0)以速度v0沿x轴正方向进入电场,粒子从D点进入磁场后,恰好与静止在C点质量为的中性粒子乙沿x轴正方向发生弹性正碰,且有的电荷量转移给粒子乙。已知C点横坐标为xC=d,不计粒子重力及碰撞后粒子间的相互作用,忽略电场变化引起的效应。求: (1)粒子甲的比荷; (2)粒子甲刚进入磁场时的速率和磁感应强度B的大小; (3)若两粒子碰撞后,立即撤去电场,同时在x<0的区域加上与x>0区域内相同的磁场,试通过计算判断两粒子碰撞后能否再次相遇,如果能,求再次相遇的时间Δt。 6.如图所示,Oxyz为空间直角坐标系,在x<0的空间Ⅰ内存在沿z轴正方向的匀强磁场B1。在0d的空间Ⅲ内存在磁感应强度大小B2=、方向沿x轴正方向的匀强磁场。现将一带负电的粒子从x轴上的A(xA=-d)点以初速度v0射入空间Ⅰ的磁场区域,经磁场偏转后从y轴上的C(yC=d)点垂直y轴进入空间Ⅱ,并从x轴上的D(xD=d)点进入空间Ⅲ。已知粒子的电荷量大小为q,质量为m,不计重力。求: (1)空间Ⅰ内磁场的磁感应强度大小B1和空间Ⅱ内电场的电场强度大小E; (2)粒子运动过程中,距离x轴的最大距离; (3)粒子进入空间Ⅱ后,每次经过x轴时的横坐标。 7.(2024江苏南京师 ... ...
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