13.带电粒子在复合场、组合场中的运动-高中物理二级结论“点对点”专练

13.带电粒子在复合场、组合场中的运动 一、常见粒子的运动及解题方法 磁场与磁场的组合问题实质就是两个有界磁场中的圆周运动问题，带电粒子在两个磁场中的速度大小相同，但轨迹半径和运动周期往往不同．解题时要充分利用两段圆弧轨迹的衔接点与两圆心共线的特点，进一步寻找边角关系． 例题1. （2023·浙江绍兴·二模）霍尔推进器将来可能安装在飞船上用于星际旅行，其简化的工作原理如图所示，放电通道两端电极间存在加速电场，该区域内有与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例，工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力，某次测试中，氙气被电离的比例为，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为，推进器质量，已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（　　）    A．将该推进器用于宇宙航行时，飞船获得的加速度 B．氙离子的加速电压约为 C．氙离子向外喷射形成的电流约为 D．每秒进入放电通道的氙气质量约为 练1. （2023·贵州六盘水·二模）如图所示为一带电粒子探测器装置的侧视图：在一水平放置、厚度为d的薄板上下，有磁感应强度大小均为B但方向相反的匀强磁场：上方的磁场方向垂直纸面向里，而下方磁场方向垂直纸面向外。有一电荷量为q、质量为m的粒子进入该探测器，其运动轨迹如图中曲线所示，粒子的轨迹垂直于磁场方向且垂直穿过薄板。如果薄板下方轨迹的半径R大于薄板上方轨迹的半径r，设粒子重力与空气阻力可忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电，由O点沿着轨迹运动至P点 B．穿过薄板后，粒子的动能为 C．穿过薄板导致的粒子动能改变 D．粒子穿过薄板时，所受到的平均阻力大小为 二、电场与磁场的组合 1．带电粒子先在匀强电场中做匀加速直线运动，然后垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动，如图甲． 2．带电粒子先在匀强电场中做类平抛运动，然后垂直进入磁场做匀速圆周运动，如图乙． 3．进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反(如图甲所示)． 4．进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直(如图乙所示)． 例题2. （2021·浙江·模拟预测）如图所示，在平面的第Ⅱ象限内有半径为的圆分别与轴、轴相切于、两点，圆内存在垂直于面向外的匀强磁场。在第Ⅰ象限内存在沿轴负方向的匀强电场，电场强度为。一带正电的粒子（不计重力）以速率从点射入磁场后恰好垂直轴进入电场，最后从点射出电场，出射方向与轴正方向夹角为，且满足。下列判断中正确的是（　　） A．粒子将从点射入第Ⅰ象限 B．粒子在磁场中运动的轨迹半径为 C．带电粒子的比荷 D．磁场磁感应强度的大小 练2.如图所示，在第一象限内有沿，轴负方向的匀强电场，在第二象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，一个速度大小为v0的带正电的重力不计的带电粒子从距O点为L的A点射入磁场，速度方向与x轴正方向成60°时，粒子恰好垂直于y轴进入电场，之后通过x轴上的C点，C点距O点距离也为L。则电场强度E与磁感应强度B的大小比值为（　　） A． B． C． D． 例题3. （2024·贵州安顺·一模）如图，在平面直角坐标系xOy的第一、四象限存在方向沿x轴正方向的匀强电场，在第二、三象限的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一个带负电的粒子（重力不计）从x轴上的A点以大小为的初速度沿y轴正方向射出，粒子在电场和磁场中运动后回到A点。则场强E的大小为（    ） A． B． C． D． 练3. 2022·辽宁大连·模拟预测）如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，a、b间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加电场强度大小为E，方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁场磁感应强度大小等于，重力加速度为g，则下列关于粒子运动的说法正确的是（　　）    A．粒子在ab区域的运动时间为 B．粒子在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r＝d C．粒子在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为 D．粒子在ab、bc区域中运动的总时间为 三、电磁流量计 电磁流量计如图30所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动，导电流体中的自由电荷(正负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定． 图30 由qvB＝qE＝q　可得v＝ 流量Q＝Sv＝·＝. 例题4. （2023·天津红桥·二模）为监测某化工厂的含有离子的污水排放情况，技术人员在排污管中安装了监测装置，该