第一部分 专题三 考点3　带电粒子(带电体)在复合场中的运动-【金版教程】2023高考物理大二轮刷题首选卷课件PPT（新教材）

考点3　带电粒子 (带电体)在复合场中的运动 1 经典特训题组 2 真题调研题组 43 模拟冲刺题组 133 本课结束 178 1．(2018·北京高考)某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是(　　) A．磁场和电场的方向 B．磁场和电场的强弱 C．粒子的电性和电量 D．粒子入射时的速度 答案　C 解析　由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速直线运动时，即有Eq＝qvB，则v＝ eq \f(E,B)，若仅撤除电场，粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意需要对磁场与电场的方向以及强弱程度、粒子入射时速度都有要求，但是对粒子的电性和电量无要求，故C正确，A、B、D错误。 2．在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(　　) A．一定带正电 B．速度v＝ eq \f(E,B) C．若速度v＞ eq \f(E,B)，粒子一定不能从板间射出 D．若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动 答案　B 解析　根据平衡条件和左手定则可知，粒子带正电和负电均可，A错误；由洛伦兹力等于电场力，可得qvB＝qE，解得速度v＝ eq \f(E,B)，B正确；若速度v＞ eq \f(E,B)，则粒子受到的洛伦兹力大于电场力，使粒子偏转，做曲线运动，粒子可能会从板间射出，也可能打在极板上，C错误；若此粒子从右端沿虚线方向进入，所受电场力和洛伦兹力方向相同，不能做直线运动，D错误。 3.如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是(　　) A．该带电粒子带负电 B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 eq \f(E,B) D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小 答案　C 解析　根据带电粒子在平板下方匀强磁场中的偏转方向，利用左手定则可判断出该带电粒子带正电，A错误；速度选择器中电场方向水平向右，带正电的粒子所受电场力方向向右，根据平衡条件，带电粒子所受洛伦兹力方向水平向左，由左手定则可判断出速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，B错误；粒子在速度选择器中受力平衡，则qE＝qvB，解得能够通过狭缝P 的带电粒子的速率v＝ eq \f(E,B)，C正确；带电粒子在磁感应强度为B0的匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，由qvB0＝ eq \f(mv2,R)，解得R＝ eq \f(mv,qB0)，由此可知粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，R越小，粒子的比荷 eq \f(q,m)越大，D错误。 4.如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对 eq \o\al(2,1)H粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U。忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是(　　) A．保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子 B．只增大加速电压U， eq \o\al(2,1)H粒子获得的最大动能增大 C．只增大加速电压U， eq \o\al(2,1)H粒子在回旋加速器中运动的时间变短 D．回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子 答案　C 解析　利用回旋加速器对粒子进行加速时，D形盒缝隙间电场变化周期与粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，为T＝ eq \f(2πm,qB)，而质子与 eq \o\al(2,1)H粒子的比荷不相等，所以为了使加速器可以加速质子，应对加速器进行参数调节，改变B或T，A错误；设D形盒半径为r，则 eq \o\al(2,1)H粒子离开回旋加速器的最大速度vmax＝ eq \f(qBr,m)，所以只增大加速电压U， eq \o\al(2,1)H粒子获得的最大动能Ekmax＝ eq \f(1,2)mv eq \o\al(2,max)＝ eq \f(q2B2r2,2m)不会增大，B错误；粒子在回旋加速器回旋一周，增加的动能为2qU， 在回旋加速器中运动时间由回旋次数决定，设回旋次数为n，则由2nqU＝ eq \f(1,2)mv eq \o\al(2,max)，可得n＝ eq \f(qB2r2,4mU)，所以粒子运动总时间t＝nT＝ eq \f(qB2r2,4mU)· eq \f(2πm,qB)＝ eq \f(πBr2,2U)，故只增大加速电压U， eq \o\al(2,1