专题十一 课时作业(一) 带电粒子在组合场中的运动（Word练习）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（新教材 江苏北京专用）

专题十一 课时作业（一）｜主题一 带电粒子在组合场中的运动 1.如图所示，有理想边界的匀强磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。某带电粒子的比荷大小为k，由静止开始经电压为U的电场加速后，从O点垂直射入磁场，又从P点穿出磁场，不计粒子重力。下列说法正确的是(　 ) A．若只增大U，则粒子可能从P、c之间某位置穿出磁场 B．若只增大U，则粒子可能从d、P之间某位置穿出磁场 C．若只增大B，则粒子可能从ab边某位置穿出磁场 D．若只增大B，则粒子可能从bc边某位置穿出磁场 解析：选A　在加速电场中有qU＝mv2，在磁场中有qvB＝m，解得R＝ ，可知，若只增大U，则粒子在磁场中运动的轨道半径增大，粒子可能从P、c之间某位置穿出磁场，或者从bc边某位置穿出磁场，A正确，B错误；根据上述分析，可知，若只增大B，则粒子在磁场中运动的轨道半径减小，粒子可能从d、P之间某位置穿出磁场，或者从O、d之间某位置穿出磁场，C、D错误。 2．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(a)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(b)所示。图(b)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接加速电压的正极 B．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 C．仅减小M、N之间的加速电压，可使P点左移 D．仅增大偏转磁场磁感应强度的大小，可使P点右移 解析：选C　根据题意可知，电子在MN之间加速，受到向右的电场力，所以MN之间的电场线水平向左，则M接加速电压的负极，故A错误；由电子运动轨迹可知，电子进入磁场时受到向下的洛伦兹力作用，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故B错误；电子在加速电场中加速，由动能定理得eU＝mv2－0，电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得evB＝m，解得电子在磁场中做圆周运动的轨道半径r＝ ，如减小M、N之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径r减小，电子出磁场时的速度偏角变大，P点左移；增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角变大，P点左移，故C正确，D错误。 3．现有一种质谱仪如图所示，离子化室存在一些初速度可忽略不计的正离子。正离子经高压加速后通过圆形磁场室(内为匀强磁场)、真空管，最后打在记录仪上，通过处理就可以得到正离子比荷，进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U，圆形磁场室的半径为R，真空管与水平面夹角为θ，离子进入磁场室时速度方向水平，并指向磁场室的圆心。则下列说法正确的是(　 ) A．高压区A端应接电源的正极 B．磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里 C．若两种一价正离子X1、X2(X1质量大于X2)同时进入磁场室后，出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ，则轨迹Ⅰ一定对应X2 D．若磁场室内的磁感应强度为B，当记录仪接收到一个明显的信号时，与该信号对应的离子比荷为＝ 解析：选C　离子带正电，在高压区加速运动，电场方向由B指向A，高压区A端应接电源的负极，故A错误；要使离子在磁场区域发生如图所示的偏转，磁场方向垂直纸面，离子做顺时针圆周运动，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，故B错误；离子经过高压区，根据动能定理有qU＝mv2，离子在磁场区域做匀速圆周运动，则有qvB＝m，解得r＝ ，两离子的电荷量相同，质量越小，轨道半径越小，由图可知轨迹Ⅰ对应的轨道半径较小，故轨迹Ⅰ一定对应X2，故C正确；根据几何知识可得tan＝，结合运动半径r表达式可得比荷为＝，故D错误。 4.如图，水平虚线下方有水平向右的匀强电场，虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，P为虚线上的一点，从O点沿OP方向先后射出初动能分别为E0和2E0的两个质子，它们第一次经过虚线上的位置分别为M1、M2，第二次经过虚线上的位置分别为N1、N2，M1、M2、N1、N2图中未画出，已知O、P连线垂直于电场也垂直于磁场，则(　 ) A．PM1＝PM2　　　　　 B．PM1＜PM2 C．M2N2<M1N1 D．M2N2＝M1N1 解析：选D　对于这两个质子有E0＝mv12,2E0＝mv22，电场中质子在竖直方向做匀速直线运动，则有hOP＝v1t1，hOP＝v2t2，电场中质子在水平方向做匀加速直线运动，则有PM1＝··t12，PM2＝··t22，解得PM1＝2PM2，A、B错误；设两个质子进入磁场的速度分别为v3、v4，该速度与虚线夹角为θ1、θ2，则有R1＝，R2＝，对应的弦长为M1N1＝2R1sin θ1，M2N2＝2R2sin θ2，在电场中有v3sin θ1