专题集训（七）带电粒子在电场和磁场中的运动-【核动力】2023高考物理大二轮复习高考必备B计划之专题集训（新教材）

专题集训(七)　带电粒子在电场和磁场中的运动 [A组􀅰高考真题] 题型一　带电粒子在电场中的运动 １．(２０２２􀅰全国乙卷,２１)(多选)一种可用于卫星上的 带电粒子探测装置,由两个同轴的半圆柱形带电导 体极板(半径分别为R 和R＋d)和探测器组成,其横 截面如图(a)所示,点O 为圆心．在截面内,极板间各 点的电场强度大小与其到O 点的距离成反比,方向 指向O 点．４个带正电的同种粒子从极板间通过,到 达探测器．不计重力．粒子１、２做圆周运动,圆的圆 心为O、半径分别为r１、r２(R＜r１＜r２＜R＋d);粒子 ３从距O 点r２ 的位置入射并从距O 点r１ 的位置出 射;粒子４从距O 点r１ 的位置入射并从距O 点r２ 的 位置出射,轨迹如图(b)中虚线所示．则 (　　) A．粒子３入射时的动能比它出射时的大 B．粒子４入射时的动能比它出射时的大 C．粒子１入射时的动能小于粒子２入射时的动能 D．粒子１入射时的动能大于粒子３入射时的动能 ２．(２０２２􀅰江苏卷,１５)某装置用电场控制带电粒子运 动,工作原理如图所示．矩形ABCD 区域内存在多层 紧邻的匀强电场,每层的高度均为d,电场强度大小 均为E,方向沿竖直方向交替变化．AB 边长为１２d, BC边长为８d,质量为m、电荷量为＋q的粒子流从 装置左端中点射入电场,粒子初动能为Ek,入射角为 θ,在纸面内运动．不计重力及粒子间的相互作用力． (１)当θ＝θ０ 时,若粒子能从CD 边射出,求该粒子通 过电场的时间t; (２)当Ek＝４qEd时,若粒子从CD 边射出电场时与 轴线OO′的距离小于d,求入射角θ的范围; (３)当Ek＝ ８ ３qEd ,粒子在θ为－π２~ π ２ 范围内均匀 射入电场,求从CD 边出射的粒子与入射粒子的数 量之比N∶N０． 题型二　磁场中的匀速圆周运动 ３．(２０２１􀅰湖北卷,９)(多选)一电 中性微粒静止在垂直纸面向里 的匀强磁场中,在某一时刻突然 分裂成a、b和c三个微粒,a和b 在磁场中做半径相等的匀速圆 周运动,环绕方向如图所示,c未 在图中标出．仅考虑磁场对带电微粒的作用力,下列 说法正确的是 (　　) A．a带负电荷 B．b带正电荷 C．c带负电荷 D．a和b的动量大小一定相等 ４．(２０２１􀅰海南卷,１３)(多选)如 图,在平面直角坐标系Oxy的第 一象限内,存在垂直纸面向外的 匀强磁场,磁感应强度大小为 B．大量质量为m、电量为q的相 同粒子从y 轴上的P(０,３L)点,以相同的速率在纸 面内沿不同方向先后射入磁场,设入射速度方向与y 轴正方向的夹角为α(０≤α≤１８０°),当α＝１５０°时,粒 子垂直x轴离开磁场．不计粒子的重力．则 (　　) A．粒子一定带正电 B．当α＝４５°时,粒子也垂直x轴离开磁场 C．粒子入射速率为２ ３qBLm D．粒子离开磁场的位置到O 点的最大距离为３ ５L 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —１４１— ５．(２０２２􀅰辽宁卷,８)(多选)粒 子物理研究中使用的一种球 状探测装置横截面的简化模 型如图所示．内圆区域有垂直 纸面向里的匀强磁场,外圆是 探测器．两个粒子先后从P 点 沿径向射入磁场,粒子１沿直线通过磁场区域后打 在探测器上的 M 点．粒子２经磁场偏转后打在探测 器上的 N 点．装置内部为真空状态,忽略粒子重力 及粒子间相互作用力．下列说法正确的是 (　　) A．粒子１可能为中子 B．粒子２可能为电子 C．若增大磁感应强度,粒子１可能打在探测器上的 Q 点 D．若增大粒子入射速度,粒子２可能打在探测器上 的Q 点 ６．(２０２２􀅰江苏卷,１３)利用云室可 以知道带电粒子的性质．如图所 示,云室中存在磁感应强度大小 为B 的匀强磁场,一个质量为 m、速度为v的电中性粒子在A 点分裂成带等量异号电荷的粒 子a 和b,a、b在磁场中的径迹 是两条相切的圆弧,相同时间内 的径迹长度之比la∶lb＝３∶１,半径之比ra∶rb＝ ６∶１,不计重力及粒子间的相互作用力,求: (１)粒子a、b的质量之比ma∶mb; (２)粒子a的动量大小pa． ７．(２０２２􀅰浙江卷, ２２)离子速度分析 器截面图如图所 示．半径为R 的空 心转筒P,可绕过 O 点、垂 直 xOy 平面(纸面)的中 心轴逆时针匀速 转动(角速度大小可调),其上有一小孔S．整个转筒 内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．转筒下方 有一与其共轴的半圆柱面探测板Q,板Q 与y 轴交 于A 点．离子源M 能沿着x 轴射出质量为m、电荷 量为－q(q＞０)、