第十一章 课时跟踪练53 带电粒子在组合场中的运动（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（单选版 新教材 新高考）

课时跟踪练53　带电粒子在组合场中的运动 基础应用练 1.(2022·江苏泰州模拟)中核集团研发的“超导质子回旋加速器”，能够将质子加速至光速的，促进了我国医疗事业的发展。若用如图所示的回旋加速器分别加速氕、氘两种静止的原子核，不考虑加速过程中原子核质量的变化，以下判断正确的是(　　) A．氘核射出时的向心加速度更大 B．氕核获得的速度更大 C．氘核获得的动能更大 D．氕核动能增大，其偏转半径的增量不变 B　解析：由qvB＝m，Ek＝mv2，可得Ekm＝mvm2＝，因为氕核的质量较小，则其获得的动能和速度更大，B正确，C错误；由向心加速度a＝＝可知，氕核射出时的向心加速度更大，A错误；由r＝＝可知，氕核动能增大，其偏转半径的增量要改变，D错误。 2．(2020·全国Ⅱ卷)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点，则(　　) A．M处的电势高于N处的电势 B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移 C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移 D　解析：电子在M、N之间受向右的电场力，电场方向向左，故M处的电势低于N处的电势，A错误；加速电压增大，可使电子获得更大的速度，根据r＝可知，电子在磁场中做圆周运动的轨道半径变大，P点右移，B错误；电子所受洛伦兹力方向向下，根据左手定则，可判断磁场方向垂直于纸面向里，C错误；根据r＝可知，B增大，则电子做圆周运动的轨道半径变小，P点左移，D正确。 3.(2022·广东卷)如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直Oyz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是(　　) A　解析：当质子射出后先在MN左侧运动，刚射出时根据左手定则可知，质子受到沿y轴正方向的洛伦兹力，即在MN左侧会向y轴正方向偏移，做匀速圆周运动，y轴坐标增大；在MN右侧根据左手定则可知，洛伦兹力反向，质子在y轴正方向上做减速运动，A正确，B错误；根据左手定则可知，质子在整个运动过程中都只受到平行于Oxy平面的洛伦兹力作用，在z轴方向上没有运动，z轴坐标不变，C、D错误。 4.(2022·山东济南一模)利用质谱仪可以测量带电粒子的比荷，如图所示的是一种质谱仪的原理示意图。某带电粒子从容器A下方的小孔飘入加速电场(其初速度可视为零)，之后自O点垂直磁场边界进入匀强磁场中，最后打到照相底片上的P点，粒子重力不计。此过程中，比荷越大的带电粒子(　　) A．进入磁场时的速度越小 B．在加速电场中的加速时间越长 C．在磁场中的运动时间越长 D．在磁场中做匀速圆周运动的半径越小 D　解析：根据Uq＝mv2可得v＝，则比荷越大的粒子进入磁场时的速度越大，在加速电场中的加速时间越短，A、B错误；根据T＝可知，比荷越大的粒子在磁场中的运动周期越短，则运动时间越短，C错误；根据r＝＝可知，比荷越大的粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径越小，D正确。 素养提升练 5.(经典高考题)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在Oxy平面内的截面如图所示：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为l，磁感应强度的大小为B，方向垂直于Oxy平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽度均为l′，电场强度的大小均为E，方向均沿x轴正方向；M、N为条状区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。 (1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹； (2)求该粒子从M点入射时速度的大小； (3)若该粒子进入磁场时的速度方向与x轴正方向的夹角为，求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间。 答案：(1)见解析图甲　(2)　(3)　(1＋) 解析：(1)粒子运动的轨迹如图甲所示。 (2)粒子通过的第一个区域是电场，做类平抛运动，如图乙所示， 在x轴方向有v1＝at　① 且v1＝v cos θ　② 由牛顿第二定律有qE＝ma　③ 在y轴方向有l′＝v0t　④ 粒子通过的第二个区域是磁场，做匀速圆周运动，如图丙所示， 　 由洛伦兹力提供向心力有qvB＝m　⑤ 由几何关系得l＝2R cos θ　⑥ 联立①②③④⑤⑥式得v0＝。　⑦ (3)由题中数据结合图乙可知 θ＝， v1＝＝v