专题集训（八）带电粒子在复合场中的运动-【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(八)　带电粒子在复合场中的运动 [A组􀅰高考真题] 题型一　带电粒子在组合场中的运动 １．(２０２２􀅰海南卷,７)有一个辐向分布的电场,距离O 相等的地方电场强度大小相等,有一束粒子流通过 电场,又垂直进入一匀强磁场,则运动轨迹相同的粒 子,它们具有相同的 (　　) A．质量 B．电量 C．比荷 D．动能 ２．(２０２２􀅰湖北卷,８)(多选)在如图所示的平面内,分 界线SP 将宽度为L 的矩形区域分成两部分,一部 分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场,另一部分 充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度 大小均为B,SP 与磁场左右边界垂直．离子源从S 处射入速度大小不同的正离子,离子入射方向与磁 场方向垂直且与SP 成３０°角．已知离子比荷为k,不 计重力．若离子从Р 点射出,设出射方向与入射方向 的夹角为θ,则离子的入射速度和对应θ角的可能组 合为 (　　) A．１３kBL ,０° B．１２kBL ,０° C．kBL,６０° D．２kBL,６０° ３．(２０２１􀅰江苏卷,１５)如图１所示,回旋加速器的圆形 匀强磁场区域以O 点为圆心,磁感应强度大小为B, 加速电压为U．质量为m、电荷量为q的粒子从O 点 附近飘入电场,经过多次加速后,粒子经过P 点绕O 做圆周运动,半径为R,粒子在电场中的加速时间可 以忽略．为将粒子引出磁场,在P 位置安装一个“静 电偏转器”,如图２所示,偏转器的两极板M 和N 厚 度均匀,构成的圆弧形狭缝圆心为Q、圆心角为α．当 M、N 间加有电压时,狭缝中产生电场强度大小为E 的电场,使粒子恰好能通过狭缝．粒子在再次被加速 前射出磁场,不计M、N 间的距离,求: (１)粒子加速到P 点所需的时间t; (２)极板N 的最大厚度dm; (３)磁场区域的最大半径Rm． ４．(２０２１􀅰广东卷,１４)如图是一种花瓣形电子加速器 简化示意图．空间有三个同心圆a、b、c围成的区域, 圆a内为无场区,圆a与圆b 之间存在辐射状电场, 圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于９０°的扇环形 匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ．各区磁感应强度恒定,大小 不同,方向均垂直纸面向外．电子以初动能Ek０从圆b 上P 点沿径向进入电场．电场可以反向,保证电子每 次进入电场即被全程加速．已知圆a与圆b 之间电 势差为U,圆b半径为R,圆c半径为 ３R,电子质量 为m,电荷量为e．忽略相对论效应．取tan２２．５°＝ ０．４．　 (１)当Ek０＝０时,电子加速后均沿各磁场区边缘进 入磁场,且在电场内相邻运动轨迹的夹角θ 均为 ４５°,最终从Q 点出射,运动轨迹如图中带箭头实线 所示．求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中 的运动时间及在Q 点出射时的动能; 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —５４１— (２)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰,就能从 出射区域出射．当Ek０＝keU 时,要保证电子从出射 区域出射,求k的最大值． ５．(２０２１􀅰山东卷,１７)某离子束实验装置的基本原理 如图甲所示．Ⅰ区宽度为d,左边界与x轴垂直交于 坐标原点O,其内充满垂直于xOy平面向里的匀强 磁场,磁感应强度大小为B０;Ⅱ区宽度为L,左边界 与x轴垂直交于O１ 点,右边界与x 轴垂直交于O２ 点,其内充满沿y轴负方向的匀强电场．测试板垂直 x轴置于Ⅱ区右边界,其中心C 与O２ 点重合．从离 子源不断飘出电荷量为q、质量为m 的正离子,加速 后沿x轴正方向过O 点,依次经Ⅰ区、Ⅱ区,恰好到 达测试板中心C．已知离子刚进入Ⅱ区时速度方向 与x轴正方向的夹角为θ．忽略离子间的相互作用, 不计重力． (１)求离子在Ⅰ区中运动时速度的大小v; (２)求Ⅱ区内电场强度的大小E; (３)保持上述条件不变,将Ⅱ区分为左右两部分,分 别填充磁感应强度大小均为B(数值未知)、方向相 反且平行y轴的匀强磁场,如图乙所示．为使离子的 运动轨迹与测试板相切于C 点,需沿x轴移动测试 板,求移动后C到O１ 的距离s． ６．(２０２２􀅰山东卷,１７)中国“人造太阳”在核聚变实验 方面取得新突破,该装置中用电磁场约束和加速高 能离子,其部分电磁场简化模型如图所示,在三维坐 标系Oxyz中,０＜z≤d空间内充满匀强磁场Ⅰ,磁感应 强度大小为B,方向沿x轴正方向;－３d≤z＜０、y≥０ 的空间内充满匀强磁场Ⅱ,磁感应强度大小为 ２２B , 方向平行于xOy 平面、与x 轴正方向夹角为４５°; z＜０、y≤０的空间内充满沿y 轴负方向的匀强电 场．质量为m、带电量为＋q的离子甲,从yOz平面 第三象