专题16 带电粒子在复合场、组合场的运动-2021年新高考物理模拟题分项汇编（第二期）

专题16 带电粒子在复合场、组合场的运动 1．（2021届福建省厦门外国语高三质检）如图所示，在xOy平面的第一、第四象限有方向垂直于纸面向里的匀强磁场；在第二象限有一匀强电场，电场强度的方向沿y轴负方向。原点O处有一粒子源，可在xOy平面内向y轴右侧各个方向连续发射大量速度大小在 之间，质量为m，电荷量为+q的同种粒子。在y轴正半轴垂直于xOy平面放置着一块足够长的薄板，薄板上有粒子轰击的区域的长度为L0.已知电场强度的大小为，不考虑粒子间的相互作用，不计粒子的重力。 (1)求匀强磁场磁感应强度的大小B； (2)在薄板上 处开一个小孔，粒子源发射的部分粒子穿过小孔进入左侧电场区域，求粒子经过x轴负半轴的最远点的横坐标； (3)若仅向第四象限各个方向发射粒子：t=0时，粒子初速度为v0，随着时间推移，发射的粒子初速度逐渐减小，变为 时，就不再发射。不考虑粒了之间可能的碰撞，若使发射的粒了同时到达薄板上 处的小孔，求t时刻从粒子源发射的粒子初速度大小v(t)的表达式。 2．（2021届广东省佛山市高三质检）如图，M、N为水平放置的一对平行金属板间距为d，长 ，所加电压U=U0。金属板右侧有一以CD、EF两竖直线为边界的匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图现有质量为m，带电量为q的负离子（重力不计）从静止开始经电场U0加速后，沿水平方向由金属板MN正中央射入，经电场、磁场后从边界EF水平射出。求： (1)离子射入金属板MN时初速度的大小； (2)离子离开金属板MN时速度的大小和方向； (3)离子在磁场中运动的时间。 3．（2021届广东省新高考八省大联考高三模拟）如图25甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置示意图，其主要结构有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后板使用绝缘材料，上、下板使用金属材料．图25乙是该主要结构的截面图，上、下两板与输出电压可调的高压直流电源(内电阻可忽略不计)相连．质量为m、电荷量大小为q的分布均匀的带负电的尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场．已知A、B两极板间加速电压为U0，尘埃加速后全都获得相同的水平速度，此时单位体积内的尘埃数为n．尘埃被加速后进入矩形通道，当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时尘埃被收集．通过调整高压直流电源的输出电压U可以改变收集效率η（被收集尘埃的数量与进入矩形通道尘埃的数量的比值）．尘埃所受的重力、空气阻力及尘埃之间的相互作用均可忽略不计．在该装置处于稳定工作状态时： （1）求在较短的一段时间Δt内，A、B两极板间加速电场对尘埃所做的功； （2）若所有进入通道的尘埃都被收集，求通过高压直流电源的电流； （3）请推导出收集效率η随电压直流电源输出电压U变化的函数关系式． 4．（2021届海南省海南中学高三模拟）如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点），从y轴上的A点以初速度v0水平抛出，两长为L的平行金属板M、N倾斜放置且与x轴正方向间的夹角为θ＝37°（重力加速度为g， ， ）。 （1）若小球恰好能垂直于M板从其中心小孔B进入两板间，求小球抛出时的初速度v0大小； （2）若该平行金属板M、N间有如图所示的匀强电场，且匀强电场的电场强度大小与小球质量之间的关系满足 ，在满足（1）中条件的情况下，为使小球不打在N板上，求两平行金属板M、N之间的垂直距离的最小值d。 5．（2021届河北省衡水市第一中学高三模拟）如图所示，平面直角坐标系第二象限充满电场强度大小为 、方向沿 轴负方向的匀强电场，在 轴右侧以 点为圆心、 为半径的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。现将带正电的粒子，从第二象限的 点以速度 沿 轴正方向射入匀强电场，经电场偏转后恰好沿磁场区域半径方向射入匀强磁场，粒子离开磁场时，在磁场中的出射点和入射点关于 轴对称。带电粒子重力不计，求： (1)带电粒子的比荷； (2)磁感应强度的大小； (3)粒子从进入电场到离开磁场所用的时间。 6．（2021届河北省衡水中学高三四调）如图甲所示，在直角坐标系xOy中的四个点P（O，L）、Q（L，0）、M（0，-L）、N（-L、0）为PQMN的四个顶点，在△PQN范围内分布着匀强磁场，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示（图像中T为未知量），设垂直纸面向外为正方向；△MQN内的匀强磁场与△PQN内的磁场总是大小相等、方向相反。在PQMN区域外，分别存在着场强大小为E的匀强电场，其方向分别与正方形区域PQMN在各象限内的边界垂直且指向正方形内部。质量为m、电荷量为q带正电的粒子在0 内某一时刻从原点O沿y轴正方向射入磁场，此后在xOy平面内做周期性运动。已知粒子在电场内做直线运动，且每当磁场方向发生变化时粒子恰好从电场射磁场。重力不计，忽略粒子运动对电、磁场的影响。上述L、B0、m、