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帶電粒子在組合場中的運動
1．(多選)如圖1所示，在平行豎直虛線a與b、b與c、c與d之間分別存在著垂直于虛線的勻強電場、平行于虛線的勻強電場、垂直紙面向里的勻強磁場，虛線d處有一熒光屏．大量正離子(初速度和重力均忽略不計)從虛線a上的P孔處進入電場，經(jīng)過三個場區(qū)后有一部分打在熒光屏上．關(guān)于這部分離子，若比荷越大，則離子( )
圖1
A．經(jīng)過虛線c的位置越低
B．經(jīng)過虛線c的速度越大
C．打在熒光屏上的位置越低
D．打在熒光屏上的位置越高
2．如圖2所示，在xOy直角坐標系中，第Ⅰ象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強磁場，第Ⅱ象限內(nèi)分布著沿y軸負方向的勻強電場．初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過電壓為U的電場加速后，從x軸上的A點垂直x軸進入磁場區(qū)域，重力不計，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后過y軸上的P點且垂直于y軸進入電場區(qū)域，在電場中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點．已知OA＝OC＝d.則磁感應強度B和電場強度E可表示為( )
圖2
A．B＝，E＝
B．B＝，E＝
C．B＝，E＝
D．B＝，E＝
3．(多選)如圖3所示，在x軸的上方有沿y軸負方向的勻強電場，電場強度為E，在x軸下方的等腰直角三角形CDM區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，其中C、D在x軸上，它們到原點O的距離均為a，現(xiàn)將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正粒子從y軸上的P點由靜止釋放，設P點到O點的距離為h，不計重力作用與空氣阻力的影響．下列說法正確的是( )
圖3
A．若h＝，則粒子垂直于CM射出磁場
B．若h＝，則粒子平行于x軸射出磁場
C．若h＝，則粒子垂直于CM射出磁場
D．若h＝，則粒子平行于x軸射出磁場
4．如圖4所示，在xOy平面內(nèi)，y軸左側(cè)有沿x軸正方向的勻強電場，電場強度大小為E；在0
L的區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面的勻強磁場，磁感應強度大小不變、方向做周期性變化．一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子(粒子重力不計)，由坐標為(－L，)的A點靜止釋放．
圖4
(1)求粒子第一次通過y軸時速度大?。?
(2)求粒子第一次射入磁場時的位置坐標及速度；
(3)現(xiàn)控制磁場方向的變化周期和釋放粒子的時刻，實現(xiàn)粒子能沿一定軌道做往復運動，求磁場的磁感應強度B的大小取值范圍．
5．如圖5所示，矩形abcd相切于半圓，小孔M、N連線延長線經(jīng)過圓心O點且與ad垂直．一束質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的離子(不計重力)以不同速率沿MN方向從M孔射入．
圖5
(1)金屬板間電壓為U0時，求從N孔射出的離子的速度大?。?
(2)要使離子能打到ab上，求金屬板間電壓U的取值范圍．
6．如圖6所示的xOy坐標系中，在第Ⅰ象限內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場，第Ⅳ象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場．一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從y軸上的P點垂直進入勻強電場，經(jīng)過x軸上的Q點以速度v進入磁場，方向與x軸正向成30角．若粒子在磁場中運動后恰好能再回到電場，已知OQ＝3L，粒子的重力不計，電場強度E和磁感應強度B大小均未知．求：
圖6
(1)OP的距離；
(2)磁感應強度B的大小；
(3)若在O點右側(cè)22L處放置一平行于y軸的擋板，粒子能擊中擋板并被吸收，求粒子從P點進入電場到擊中擋板的時間．
7．如圖7，在直角坐標系xOy平面內(nèi)，虛線MN平行于y軸，N點坐標為(－l,0)，MN與y軸之間有沿y軸正方向的勻強電場，在第四象限的某區(qū)域有方向垂直于坐標平面的矩形有界勻強磁場(圖中未畫出)．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為－e的電子，從虛線MN上的P點，以平行于x軸正方向的初速度v0射入電場，并從y軸上A點(0,0.5l)射出電場，射出時速度方向與y軸負方向成30角，此后，電子做勻速直線運動，進入磁場并從矩形有界磁場邊界上Q點射出，速度沿x軸負方向，不計電子重力，求：
圖7
(1)勻強電場的電場強度E的大小；
(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小和電子在磁場中運動的時間t；
(3)矩形有界勻強磁場區(qū)域的最小面積Smin.
答案解析
1．BD [當離子在a與b之間，根據(jù)動能定理得mv2＝qU，則v＝ ，故比荷越大，經(jīng)過b的速度越大；在b與c之間，粒子做類平拋運動，設bc寬為L，電場強度為E，y＝at2＝＝，經(jīng)過虛線c的位置與比荷無關(guān)，A錯誤；比荷越大，經(jīng)過c的速度越大，即進入磁場的速度就越大，B正確；當離子進入磁場時，做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，即qvB＝，則R＝，故可知比荷越大，R越小，打在熒光屏上的位置越高，C錯誤，D正確．]
2．B [設帶電粒子經(jīng)電壓為U的電場加速后的速度為v，有qU＝mv2；帶電粒子進入磁場后，洛倫茲力提供向心力，qBv＝，依題意可知r＝d，解得B＝；帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)，做類平拋運動，設經(jīng)時間t從P點到達C點，由d＝vt，d＝t2，解得E＝.故選項B正確．]
3．AD [粒子在電場中加速，有qEh＝mv，在磁場中做圓周運動．若粒子垂直于CM射出磁場，則軌跡所對的圓心角θ＝45，半徑R＝a，而R＝，聯(lián)立以上各式得h＝，選項A正確，C錯誤；若粒子平行于x軸射出磁場，則軌跡所對的圓心角θ＝90，半徑R＝，由以上各式解得h＝，選項B錯誤，D正確．]
4．(1) (2)(L，L) ，方向與x軸正方向成45角斜向上 (3)0
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高考物理一輪復習
第九章
微專題64
帶電粒子在組合場中的運動
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物理
一輪
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第九
專題
64
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高考物理一輪復習 第九章 微專題64 帶電粒子在組合場中的運動
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