高考物理课时跟踪检测(三十)带电粒子在组合场中的运动

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1、课时跟踪检测(三十)带电粒子在组合场中的运动A卷——基础保分专练1.(2016·全国卷Ⅰ)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为(  )A.11         B.12C.121D.144解析:选D 带电粒子在加速电场中运动时,有qU=mv2,在磁场中偏转时,其半径r=,由以

2、上两式整理得:r=。由于质子与一价正离子的电荷量相同,B1∶B2=1∶12,当半径相等时,解得:=144,选项D正确。2.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示。设D形盒半径为R。若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f。则下列说法正确的是(  )A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRB.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关C.

3、高频电源只能使用矩形交变电流,不能使用正弦式交变电流D.不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子解析:选A 由T=,T=,可得质子被加速后的最大速度为2πfR,其不可能超过2πfR,质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关,选项A正确,B错误;高频电源可以使用正弦式交变电源,选项C错误;要加速α粒子,高频交流电周期必须变为α粒子在其中做圆周运动的周期,即T=,故选项D错误。3.(2019·广东韶关质检)如图所示,一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,粒子在磁场中转半个

4、圆周后打在P点,设OP=x,能够正确反应x与U之间的函数关系的是(  )解析:选B 带电粒子经电压U加速,由动能定理,qU=mv2,粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场,洛伦兹力提供向心力,qvB=m,2R=x,联立解得:x=,所以能够正确反应x与U之间的函数关系的是图B。4.(多选)如图所示,在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为E,在x轴的下方等腰三角形CDM区域内有垂直于xOy平面由内向外的匀强磁场,磁感应强度为B,其中C、D在x轴上,它们到原点O的距离均为a,θ=45°。现将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从y轴上的

5、P点由静止释放,设P点到O点的距离为h,不计重力作用与空气阻力的影响。下列说法正确的是(  )A.若h=,则粒子垂直CM射出磁场B.若h=,则粒子平行于x轴射出磁场C.若h=,则粒子垂直CM射出磁场D.若h=,则粒子平行于x轴射出磁场解析:选AD 若h=,则在电场中,由动能定理得:qEh=mv2;在磁场中,由牛顿第二定律得qvB=m,联立解得:r=a,根据几何知识可知粒子垂直CM射出磁场,故A正确,B错误。若h=,同理可得:r=a,则根据几何知识可知粒子平行于x轴射出磁场,故C错误,D正确。5.(多选)(2019·温州中学模拟)在半导体离

6、子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P+和P3+,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示。已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时,离子P+和P3+(  )A.在电场中的加速度之比为1∶1B.在磁场中运动的半径之比为2∶1C.在磁场中转过的角度之比为1∶2D.离开电场区域时的动能之比为1∶3解析:选CD 两个离子的质量相同,其带电荷量之比是1∶3的关系,所以由a=可知,其在电场中的加速度之比是1∶3,故A错误。要想知道半径必须先知道进入磁场的

7、速度,而速度的决定因素是加速电场,所以在离开电场时其速度表达式为:v=,可知其速度之比为1∶。又由qvB=m知,r=,所以其半径之比为∶1,故B错误。由B项分析知道,离子在磁场中运动的半径之比为∶1,设磁场宽度为L,离子通过磁场转过的角度等于其圆心角,所以sinθ=,则可知角度的正弦值之比为1∶,又P+的偏转角度为30°,可知P3+的偏转角度为60°,即在磁场中转过的角度之比为1∶2,故C正确。由电场加速后:qU=mv2可知,两离子离开电场的动能之比为1∶3,故D正确。6.(2018·辽宁本溪三校联考)如图所示,L1和L2为平行线,L1上

8、方和L2下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L2线上,带电粒子从A点以初速度v与L2线成θ=30°角斜向上射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向上,不计

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