浙江专用2019版高考物理大二轮复习优选习题专题三电场与磁场提升训练11带电粒子在磁场中的运动.doc

17提升训练11带电粒子在磁场中的运动1.如图所示O'PQ是关于y轴对称的四分之一圆在PQMN区域有均匀辐向电场PQ与MN间的电压为U。PQ上均匀分布带正电的粒子可均匀持续地以初速度为零发射出来任一位置上的粒子经电场加速后都会从O'进入半径为R、中心位于坐标原点O的圆形匀强磁场区域磁场方向垂直xOy平面向外大小为B其中沿+y轴方向射入的粒子经磁场偏转后恰能沿+x轴方向射出。在磁场区域右侧有一对平行于x轴且到x轴距离都为R的金属平行板A和K金属板长均为4R其中K板接地A与K两板间加有电压UAK>0忽略极板电场的边缘效应。已知金属平行板左端连线与磁场圆相切O'在y轴(0-R)上。(不考虑粒子之间的相互作用力)(1)求带电粒子的比荷;(2)求带电粒子进入右侧电场时的纵坐标范围;(3)若电压UAK=求到达K板的粒子数与进入平行板总粒子数的比值。2.如图为一装放射源氡的盒子静止的氡核Rn)经过一次α衰变成钋Po新核Po的速率约为2×105m/s。衰变后的α粒子从小孔P进入正交的电磁场区域Ⅰ且恰好可沿中心线匀速通过磁感应强度B=0.1T。之后经过A孔进入电场加速区域Ⅱ加速电压U=3×106V。从区域Ⅱ射出的α粒子随后又进入半径为r=m的圆形匀强磁场区域Ⅲ该区域磁感应强度B0=0.4T、方向垂直纸面向里。圆形磁场右边有一竖直荧光屏与之相切荧光屏的中心点M和圆形磁场的圆心O、电磁场区域Ⅰ的中线在同一条直线上α粒子的比荷为=5×107C/kg。(1)请写出衰变方程并求出α粒子的速率(保留一位有效数字);(2)求电磁场区域Ⅰ的电场强度大小;(3)粒子在圆形磁场区域Ⅲ的运动时间多长?(4)求出粒子打在荧光屏上的位置。3.(2018年3月新高考研究联盟第二次联考)一台质谱仪的工作原理如图1所示。大量的甲、乙两种离子以0到v范围内的初速度从A点进入电压为U的加速电场经过加速后从O点垂直边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场中最后打到照相底片上并被全部吸收。已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q、质量分别为2m和m。不考虑离子间的相互作用。图1图2(1)求乙离子离开电场时的速度范围;(2)求所有离子打在底片上距O孔最远距离xm;(3)若离子进入O孔时速度方向分布在y轴两侧各为θ=30°的范围内如图2所示要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠求离子最大初速度v应满足的条件。4.如图在xOy坐标平面第一象限内x≤1m的范围中存在以y=x2为上边界的沿y轴正方向的匀强电场电场强度大小E1=2.0×102N/C在直线MN(方程为y=1m)的上方存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。在x=-1m处有一与y轴平行的接收板PQ板两端分别位于MN直线和x轴上;在第二象限MN和PQ围成的区域内存在沿x轴负方向的匀强电场电场强度大小为E2。现有大量的带正电粒子从x轴上0<x≤1m的范围内同时由静止释放粒子的比荷均为=1.6×105C/kg不计粒子的重力及其相互作用。(1)求在x=0.5m处释放的粒子射出电场E1时的速度大小;(2)若进入磁场的所有带电粒子均从MN上同一点离开磁场求磁感应强度B的大小;(3)若在第(2)问情况下所有带电粒子均被PQ板接收求电场强度E2的最小值和在E2最小的情况下最先打在接收板上的粒子运动的总时间。5.如图所示静止于A处的带正电粒子经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器从P点垂直CN竖直向上进入矩形区域的有界匀强磁场(磁场方向如图所示其中CNQD为匀强磁场的边界)。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场方向如图所示。已知加速电场的电压为U圆弧虚线的半径为R粒子质量为m、电荷量为qQN=2dPN=3d粒子重力不计。(1)求粒子在辐向电场时其所在处的电场强度E;(2)若粒子恰好能打在N点求矩形区域QNCD内匀强磁场的磁感应强度B的值;(3)要求带电粒子最终能打在QN上求磁场磁感应强度大小B的取值范围。6.某装置用磁场控制带电粒子的运动工作原理图如图所示。装置的长L=2d上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场磁感应强度大小相同、方向与纸面垂直且相反两磁场的间距为d装置右端有一收集板N、P为板上的两点N、P分别位于下方磁场的上、下边界上。一质量为m、电荷量为-q的粒子静止在A处经加速电场加速后以速度v0沿图中的虚线从装置左端的中点O射入方向与轴线成60°角。可以通过改变上下矩形区域内的磁场强弱(两磁场始终大小相同、方向相反)控制粒子到达收集板上的位置。不计粒子的重力。(1)试求出加速电压U的大小;(2)若粒子只经过上方的磁场区域一次恰好到达收集板上的P点求磁场区域的宽度h;(3)欲使粒子经过上下两磁场并到达收集板上的N点磁感应强度有多个可能的值试求出其中的最小值B。7.如图所示真空中有以(r0)点为圆心以r为半