专题16 带电粒子在复合场、组合场的运动-2020年高考物理5-6月模拟试题汇编

专题16 带电粒子在复合场、组合场的运动 1．（2020届四川省绵阳市高三四模）如图所示，平面直角坐标系xOy中，第一象限内半径为R、圆心为O'的圆形区域刚好与x轴、y轴相切，S是其与x轴的切点，Q是其与y轴的切点，P是其边界上的一点，且∠PO'Q= ，圆形区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场；第二象限有沿一y方向的匀强电场。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子，以速度v0从P点垂直磁场方向沿PO'射入圆形区域，经Q点进入第二象限，到达x轴上M点时速度方向与－x方向的夹角为 。不计粒子重力。 (1)求圆形区域内磁感应强度大小B1和电场强度大小E； (2)求粒子从P→Q→M运动的总时间t； (3)若要让粒子从M点离开后能够沿 再次进入圆形磁场，可以在x轴下方整个区域加垂直坐标平面的匀强磁场。求所加磁场磁感应强度B2的大小和方向。 2．（2020届安徽省宣城市高三第二次调研）如图所示，一质量为m、电荷量为q的正离子，在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场方向垂直纸面向里。结果离子正好从距A点为d的小孔C沿垂直于电场方向进入匀强电场，此电场方向与AC平行且向上，最后离子打在G处，而G处到A点的距离为 （直线DAG与电场方向垂直）。不计离子重力，离子运动轨迹在纸面内。求： (1)正离子的初速度 ； (2)正离子从D处运动到G处所需时间t； (3)电场强度的大小E。 3．（2020届福建省漳州市高三第一次教学质量检测）如图，在边长为L=0.2m的正六边形ACDEFG区域内，分布着垂直纸面向里，磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场。在正六边形的中心O有一个粒子发射源，可以在纸面内向各个方向发射速率不确定的带电粒子，粒子带正电，且电荷量为 C，粒子的质量 kg， 取3。 (1)如果所有粒子都束缚在磁场内，求粒子发射速率v0的最大值； (2)如果以第(1)问的速率范围向纸面内各个方向发射该粒子，求粒子能够到达的区域面积； (3)如果粒子以 m/s的速率向纸面内各个方向发射，求该粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间（sin25°=0.43，cos25°=0.91，计算结果保留两位有效数字）。 4．（2020届广东省模拟）如图（a），平面直角坐标系xOy的第一象限有长3.5d、宽d的矩形区域OABC，在该区域内施加如图（b）所示的磁场（图中B0和t0未知），假设垂直纸面向里为磁场正方向。若t=0时刻，一比荷为k的电子，从O点以速度 沿y轴正方向射入磁场，则该电子将在0<t<t0的某个时刻从D（ ，d）点离开磁场。若t=0时刻，该电子从O点以速度 沿y轴正方向射入磁场，则该电子将在t0<t<2t0的某个时刻从P（3d，0）点离开磁场。求：图（b）中B0和t0的大小？ 5．（2020届江西省九江市高三第二次模拟）如图所示，在xOy坐标系中，在y < d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场，在d < y <2d的区域内分布有垂直于xOy平面向里的匀强磁场， MN为电场和磁场的边界，在y = 2d处放置一垂直于y轴的足够大金属挡板，带电粒子打到板上即被吸收。一质量为 m、带电荷量为+ q的粒子以初速度v0由坐标原点O处沿x轴正方向射入电场，在边界上的P点进入磁场，P点坐标为（2d ，d），不计粒子受到的重力： (1)求电场强度的大小E ； (2)若粒子垂直打在挡板上，求磁感应强度的大小B0； (3)若使粒子通过x轴上的Q（10d，0）点，应将磁感应强度B调节到多大。 6．（2020届辽宁省葫芦岛市高三第一次模拟）如图，A、B两水平金属板间电势差为U，板间距为d，两板长为2d，两板间还有垂直纸面向里的磁感应强度为Bx的匀强磁场。质量为m、带电量为-q的粒子以初速度 沿中线射入两板间，带电粒子恰好匀速运动。现撤掉两板间匀强磁场，在金属板右边缘的右侧加上磁感应强度为2Bx的垂直纸面向里的匀强磁场，带电粒子恰好经金属板边缘飞出进入右边磁场。带电粒子重力不计。求： (1)磁感应强度Bx的大小； (2)带电粒子的比荷； (3)带电粒子在右边磁场中运动的半径。 7．（2020届湘赣皖长郡中学十五校高三第二次联考）如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第I象限的等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m，电荷量为 的带电粒子从电场中的 点以速度 水平向右射出，经坐标原点O处射入第I象限，最后以垂直于PN的方向射出磁场。已知MN平行于x轴，N点的坐标为 ，不计粒子的重力。求： (1)电场强度E和磁感应强度B的大小之比； (2)带电粒子由Q点运动到出磁汤的总时间。 8．（2020届广东省茂名市高三第二次综合测试）如图所示，半径为a的圆内有一固定的边长为1.5a的等边三