（江苏专版）2020版高考物理课时跟踪检测（二十八）带电粒子在组合场中的运动（含解析）

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1、带电粒子在组合场中的运动对点训练：质谱仪与回旋加速器1．(2018·扬州中学期中)如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是(　　)A．组成A、B两束的离子都带负电B．组成A、B两束的离子质量一定不同C．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外D．A束离子的比荷大于B束离子的比荷解析：选D　离子进入上面磁场时，速度方向向上，洛伦兹力方向向左，根据左手定则可判断出组成A、B两束的离子都带正电，故A错误；离子能沿直线经过速度选择器，则qvB1＝qE

2、，可得v＝，A、B两束的离子的速度大小相等；进入上面磁场后，由qvB2＝m可得r＝，因为rA；又离子的质量、速度和电荷量不全相等，故组成A、B两束的离子质量可能相等、可能不等，即B错误、D正确；速度选择器左板带正电、右板带负电，则电场强度向右，离子带正电，电场力的方向向右；沿直线经过速度选择器，洛伦兹力方向向左，离子带正电且速度向上，据左手定则可判断出磁场方向垂直纸面向里，故C错误。2．[多选](2018·淮安二模)回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子在狭缝间加速的时间

3、忽略不计。匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向与盒面垂直。粒子源A产生的粒子质量为m，电荷量为＋q，U为加速电压，则(　　)A．交变电压的周期等于粒子在磁场中回转周期的一半B．加速电压U越大，粒子获得的最大动能越大C．D形盒半径R越大，粒子获得的最大动能越大D．磁感应强度B越大，粒子获得的最大动能越大解析：选CD　为了保证粒子每次经过电场时都被加速，必须满足交变电压的周期和粒子在磁场中回转周期相等，故A错误；根据洛伦兹力提供向心力qvB＝m，解得：v＝，动能为：Ek＝mv2＝，可知，带电粒子的速度与加速电压无关，D形盒半径R越大，磁感应强度B越大，粒

4、子的速度越大，即动能越大，B错误，C、D正确。对点训练：带电粒子在三类组合场中的运动3．(2018·盐城二模)如图所示，在铅板A上有小孔S，放射源C可通过S在纸面内向各个方向射出速率v0＝2.0×106m/s的某种带正电粒子，B为金属网状栅极，M为荧光屏，A、B、M三者平行正对，且面积足够大，A、B间距离d1＝1.0cm，电压U＝1.5×104V且恒定不变，B、M间距离d2＝4.0cm。该种带电粒子的比荷＝4.0×108C/kg，忽略带电粒子与栅极的碰撞及粒子间的相互作用，不计带电粒子的重力。求：(1)该带电粒子运动到荧光屏M的速度大小；(2)该带

5、电粒子打在荧光屏M上形成的亮线的长度；(3)若在B、M间加一磁感应强度B＝0.25T、方向垂直纸面向外的匀强磁场，则该带电粒子打在荧光屏M上的亮线的长度又变为多大？(设从磁场返回的粒子均被铅板吸收)解析：(1)由动能定理Uq＝mv2－mv02，解得v＝＝4.0×106m/s。(2)考虑初速度平行于A板进入电场的粒子做类平抛运动，到达B板时垂直于B板的速度vBx＝＝2×106m/s设粒子在电场中运动的时间为t1，由d1＝(0＋vBx)t1可得：t1＝＝s＝×10－8s粒子在BM间运动的时间t2＝＝＝×10－8s则粒子平行于板方向运动的最大位移ym＝v

6、0(t1＋t2)＝2cm所以该带电粒子打在荧光屏M上形成的亮线的长度l1＝2ym＝4cm。(3)在B、M间加一垂直纸面向外的匀强磁场后，粒子在B、M间运动的轨迹为圆弧由qvB＝m，解得r＝＝4cm打到荧光屏M上的两条临界轨迹如图所示，tanθ＝＝⇒θ＝30°，d2＝2rsinθ⇒d2＝r一条轨迹对称跨接在BM之间，另一条轨迹与M屏相切所以该带电粒子打在荧光屏M上形成的亮线的长度l2＝v0t1＋r＝cm。答案：(1)4.0×106m/s　(2)4cm　(3)cm4．(2019·南通一模)如图所示，两边界MN、PQ相互平行，相距为L，MN左侧存在平行边

7、界沿纸面向下的匀强电场，PQ右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场的区域足够大，质量为m、电荷量为＋q的粒子从与边界MN距离为2L的O点，以方向垂直于边界MN、大小为v0的初速度向右运动，粒子飞出电场时速度方向与MN的夹角为45°，粒子还能回到O点，忽略粒子的重力，求：(1)匀强电场的场强大小E；(2)粒子回到O点时的动能Ek；(3)磁场的磁感应强度B和粒子从O点出发回到O点的时间t。解析：(1)粒子向右通过电场的时间t1＝，离开电场时沿电场方向的分速度vy＝v0tan45°在电场中运动的加速度a＝，由牛顿第二定律qE＝ma，解得E＝。(2)粒

8、子向右通过电场和向左进入电场回到O点的过程可统一看成类平抛运动，则粒子两次经过边界MN的位置间的距离h＝a(2t1)2由动