2011-2020年高考物理试卷分类汇编之052b.带电粒子在电磁场中的运动（下）（含答案及解析）

中小学教育资源及组卷应用平台 第52.b节 带电粒子在电磁场中的运动（下） 1.2020年新课标Ⅱ卷17．（6分）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记作P点。则（　　） A．M处的电势高于N处的电势 B．增大M、N之间的加速电压可以使P点左移 C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移 答案：D 解析： A、根据题意可知，电子在MN之间加速，受到向右的电场力，所以MN之间的电场线水平向左，则M点的电势比N点电势低，故A错误； C、根据题意可知，电子进入磁场时受到竖直向上的洛伦兹力，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故C错误； BD、电子在加速电场中运动，根据动能定理有 在磁场中运动时，根据洛伦兹力提供向心力有， 则电子在磁场在的半径为， 如增大M、N之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径增大，所以电子出磁场时的偏角减小，P点向右移动， 增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角增大，P点左移，故B错误，D正确。 故选：D。 2.2015年理综重庆卷9．（18分）题9图为某种离子加速器的设计方案。两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场。其中MN和M' N'是间距为h的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔O和O'，O' N'= ON=d，P为靶点，O' P=kd（k为大于1的整数）.极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为U. 质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速，经O' 进入磁场区域。当离子打到极板上O' N'区域（含N' 点）或外壳上时将会被吸收。两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过。忽略相对论效应和离子所受的重力。求： （1）离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小； （2）能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值； （3）打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。 【答案】（1） （2）， （3） ， 解析：（1）离子经电场加速，由动能定理：，可得 磁场中做匀速圆周运动， 刚好打在P点，轨迹为半圆，由几何关系可知 联立解得 （2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P点，而做圆周运动到达N' 右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O点重新加速，直到打在P点。设共加速了n次，有： 且 解得：， 要求离子第一次加速后不能打在板上，有，且， 解得： 故加速次数n为正整数最大取 即 （3）加速次数最多的离子速度最大，取，离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P点。 由匀速圆周运动 电场中一共加速n次，可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式 可得： 3.2016年江苏卷15．（16分）回旋加速器的工作原理如图15-1所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为+q，加在狭缝间的交变电压如图15-2所示，电压值的大小为U0.周期。一束该种粒子在t=0～时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求： (1)出射粒子的动能Em； (2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0； (3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件。 【答案】 (1) 　 (2) (3) 【解 ... ...