(讲义)专题三 第10讲 带电粒子在复合场中的运动-【红对勾】2023版高考物理二轮复习讲与练

第一部分 专题三 电场与磁场 是磁场的边界。质量为m、电荷量为q 的粒 子(不计重力)沿着与MN 夹角为θ的方向射 入磁场中,刚好没能从 PQ 边界射出磁场。 则粒子射入磁场的速度大小v0 和在磁场中运 动的时间t可能为 ( ) A.v0= Bql m(1+cos θ) B.v0= Bql(1+cos θ) m C.t=θmBq D.t=2θmBq 2.(2021·河北卷)如图, 一对长平行栅极板水平 放置,极板外存在方向 垂直纸面向外、磁感应 强度大小为B 的匀强磁 场,极板与可调电源相连。正极板上O 点处 的粒子源垂直极板向上发射速度为v0、带正 电的粒子束,单个粒子的质量为m、电荷量为 q。一足够长的挡板OM 与正极板成37°倾斜 放置,用于吸收打在其上的粒子。C、P 是负 极板上的两点,C 点位于O 点的正上方,P 点 处放置一粒子靶(忽略靶的大小),用于接收 从上方打入的粒子,CP 长度为L0。忽略栅 极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒 子所受重力,sin 37°= 3 5 。 (1)若粒子经电场一次加速后正好打在P 点 处的粒子靶上,求可调电源电压U0 的大小; (2)调整电压的大小,使粒子不能打在挡板 OM 上,求电压的最小值Umin; (3)若粒子靶在负极极板上的位置P 点左右可 调,则负极板上存在 H、S 两点(CH≤CP< CS,H、S 两点未在图中标出),对于粒子靶在 HS 区域内的每一点,当电压从零开始连续缓 慢增加时,粒子靶均只能接收到n(n≥2)种能 量的粒子,求CH 和CS 的长度(假定在每个 粒子的整个运动过程中电压恒定)。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 9 第10讲 带电粒子在复合场中的运动 1.(2022·广东卷)(多选)如 图所示,磁控管内局部区域 分布有水平向右的匀强电 场和垂直纸面向里的匀强 磁场。电子从M 点由静止释放,沿图中所示 轨迹依次经过N、P 两点。已知M、P 在同一 等势面上,下列说法正确的有 ( ) A.电子从N 到P,电场力做正功 B.N 点的电势高于P 点的电势 C.电子从M 到N,洛伦兹力不做功 D.电子在M 点所受的合力大于在P 点所受 的合力 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 065 高三二轮·物理 2.(2021·福建卷)一对平行 金属板中存在匀强电场和 匀强磁场,其中电场的方 向与金属板垂直,磁场的方向与金属板平行 且垂直纸面向里,如图所示。一质子(11H)以 速度v0 自O 点沿中轴线射入,恰沿中轴线做 匀速直线运动。下列粒子分别自O 点沿中轴 线射入,能够做匀速直线运动的是(所有粒子 均不考虑重力的影响) ( ) A.以速度 v0 2 射入的正电子(01e) B.以速度v0 射入的电子(0-1e) C.以速度2v0 射入的氘核(21H) D.以速度4v0 射入的α粒子(42He) 3.(2021·广东卷)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tan 22.5°=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; (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。 4.(2021·江苏卷)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,加速电压的大小为U,质量为m、 电荷量为q 的粒子从O 附近飘入加速电场, 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、