2020版高考物理大二轮复习专题强化训练11带电粒子在复合场中的运动

2020版高考物理大二轮复习专题强化训练11带电粒子在复合场中的运动

高考物理 专题强化训练(十一)‎ 一、选择题 ‎1．(多选)(2019·广西桂林、百色和崇左市第三次联考)如右图所示，‎ 在第二象限内有水平向右的匀强电场，在第一、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等．在该平面有一个质量为m、带正电q的粒子以初速度v0垂直x轴，从x轴上的P点进入匀强电场，恰好与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间恰好垂直于x轴进入下面的磁场，已知OP之间的距离为d，不计粒子重力，则(　　)‎ A．磁感应强度B＝ B．电场强度E＝ C．自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为t＝ D．自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为t＝ ‎[解析]　粒子的轨迹如图所示：‎ 带电粒子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀加速运动，竖直方向做匀速运动，由题得知，出电场时，vx＝vy＝v0，根据：x＝t，y＝vyt＝v0t，得y＝2x＝2d，出电场时与y轴交点坐标为(0,2d)，设粒子在磁场中运动的半径为R，则有Rsin(180°－β)＝y＝2d，而β＝135°，解得：R＝2d，粒子在磁场中运动的速度为：v＝v0，根据R＝，解得B＝‎ 9‎ 高考物理 eq f(mv0,2qd)，故A错误；根据vx＝at＝t＝v0，x＝t，联立解得：E＝，故B正确；在第一象限运动时间为：t1＝T＝T，在第四象限运动时间为：t2＝T，所以自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为：t＝t1＋t2＝T＝，故D正确，C错误．‎ ‎[答案]　BD ‎2．(多选)(2019·昆明质检)某型号的回旋加速器的工作原理图如下图所示．回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒置于真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒盒面垂直．两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．质子从粒子源A处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为t，已知磁场的磁感应强度大小为B，质子质量为m、电荷量为＋q，加速器接一高频交流电源，其电压为U，可以使质子每次经过狭缝都能被加速，不考虑相对论效应和重力作用，则下列说法正确的是(　　)‎ A．质子第一次经过狭缝被加速后，进入D形盒运动轨迹的半径r＝ B．D形盒半径R＝ C．质子能够获得的最大动能为 D．加速质子时的交流电源频率与加速α粒子的交流电源频率之比为1∶1‎ ‎[解析]　设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v1，由动能定理得qU＝mv，①‎ 由牛顿第二定律有qv1B＝m，②‎ 联立①②式解得r1＝ ，故A正确；设质子从静止开始加速到出口处运动了n 9‎ 高考物理 圈，质子在出口处的速度为v，则 ‎2nqU＝mv2，③‎ qvB＝m，④‎ 质子做圆周运动的周期T＝，⑤‎ 质子运动的总时间t＝nT，⑥‎ 联立③④⑤⑥式解得R＝ ，故B正确；根据qvB＝m，解得v＝，质子射出加速器时的动能Ek＝mv2＝＝，故C错误；根据圆周运动的周期T＝，由于质子与α粒子的电荷量之比为1∶2，而质子与α粒子的质量之比为1∶4，因此它们周期之比为1∶2，那么频率之比为2∶1，故D错误．‎ ‎[答案]　AB ‎3．(2019·洛阳高三适应性测试)如下图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后，射入水平放置、电势差为U2的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1和U2的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)(　　)‎ A．d随U1变化，d与U2无关 B．d与U1无关，d随U2变化 C．d随U1变化，d随U2变化 D．d与U1无关，d与U2无关 ‎[解析]　带电粒子在电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v分解成初速度方向与加速度方向，设出射速度与水平夹角为θ，则有：＝cosθ，而在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为R，由几何关系得，半径与直线MN夹角正好等于θ，则有：‎ 9‎ 高考物理 eq f(f(d,2),R)＝cosθ，所以d＝，又因为半径公式R＝，则有d＝＝ .故d随U1变化，d与U2无关，故A正确，B、C、D错误．‎ ‎[答案]　A ‎4．(多选)(2019·杭州学军中学月考)如右图所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置．待选粒子带正电且电荷量与其表面积成正比，待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域Ⅰ的板间电压为U，粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场和匀强磁场区域Ⅱ，其中匀强磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d，区域Ⅱ的出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上，若半径为r0、质量为m0、电荷量为q0的纳米粒子刚好能沿该直线通过，不计纳米粒子的重力，则(　　)‎ A．区域Ⅱ的电场的场强大小与磁场的磁感应强度大小比值为 B．区域Ⅱ左右两极板的电势差U1＝Bd C．若密度相同的纳米粒子的半径r>r0，则它进入区域Ⅱ时仍将沿直线通过 D．若密度相同的纳米粒子的半径r>r0，它进入区域Ⅱ时仍沿直线通过，则区域Ⅱ的电场强度与原电场强度之比为 ‎[解析]　设半径为r0的粒子加速后的速度为v，则有q0U＝m0v2，设区域Ⅱ内电场强度为E，由题意可知洛伦兹力与电场力等大反向，即q0vB＝q0E，联立解得E＝B ，则＝ ，区域Ⅱ左右两极板的电势差为Ed＝Bd ，故A正确，B错误；若纳米粒子的半径r>r0，设半径为r的粒子的质量为m、带电荷量为q、加速后的速度为v′，则m＝3m0，而q 9‎ 高考物理 ‎＝2q0，由mv′2＝qU，解得v′＝ ＝v

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