2022年高考物理创新题：带电粒子在复合场中的运动汇编

2022年高考物理创新题：带电粒子在复合场中的运动汇编1. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断：A. 若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B. 若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C. 只要x相同，则离子质量一定相同D. 只要x相同，则离子的荷质比一定相同2. 质量为m，电量为e的电子，绕原子核以一定半径做匀速圆周运动，垂直电子轨迹平面有一磁感强度为B的匀强磁场，若电子所受到的电场力的大小是洛仑兹力大小的4倍，则电子运动角速度可能为： A. B. C. D.3. 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力作用下，从静止开始自且沿曲线ACB运动，到达B点时，速度为零，C点为最低点，不计重力，以下说法正确的是： A.离子必带正电荷 B.A点和B点位于同一高度 C.离子在C点时速度最大 D.离子到B点后，将沿曲线返回A4. 如图所示，ab和cd为两条相距较远的平行直线，ab的左边和cd的右边都有磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，虚线是由两个相同的半圆及和半圆相切的两条线段组成甲、乙两带电体分别从图中的A、D两点以不同的初速度开始向两边运动，轨迹正好和虚线重合，它们在C点碰撞后结为一体向右运动，若整个过程中重力不计，则下面说法正确的是： A.开始时甲的动量一定比乙的小 B.甲带的电量一定比乙带的多 C.甲、乙结合后运动的轨迹始终和虚线重合 D.甲、乙结合后运动的轨迹和虚线不重合5. 如图，带电粒子在没有电场和磁场空间以v0从坐标原点O沿x轴方向做匀速直线运动，若空间只存在垂直于xoy平面的匀强磁场时，粒子通过P点时的动能为Ek；当空间只存在平行于y轴的匀强电场时，则粒子通过P点时的动能为： A. Ek B.2Ek C.4Ek D.5Ek6. 如图，在以O点为圆心、r为半径的圆形区域内，在磁感强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，a、b、c为圆形磁场区域边界上的3点，其中aob=boc=600，一束质量为m，电量为e而速率不同的电子从a点沿ao方向射人磁场区域，其中从bc两点的弧形边界穿出磁场区的电子，其速率取值范围是 7. 如图，质量为m、电量为e的电子沿垂直挡板方向以速度v从O孔射入匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感强度为B，运动中电子经某点P，OP连线与入射方向的夹角为，则电子由O运动至P点的时间为 8. 如图所示，在POQ区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，有一束负离子流沿纸面垂直于磁场边界OQ方向从A点射入磁场，已知OA=s，POQ=450，负离子的质量为m，带电量的绝对值为q，要使负离子不从OP边射出，负离子进入磁场的速度最大不能超过 9. 在地面附近的真空环境中，建立一直角坐标系，y轴正方向竖直向上，x轴正方向水平向右，空间有沿水平方向且垂直于xoy平面指向读者的匀强磁场(磁感强度B=0.25T)和沿x轴正方向的匀强电场(场强E=2N/C)，如图所示，一个质量m=10-7kg，电量q=510-7C的带负电微粒，在此区域中刚好沿直线运动(g取10m/s2) 求此带电微粒的速度v当此带电微粒沿直线运动到y轴上一点y时，突然将磁场撤去而保持电场不变，若在运动中微粒还能再一次通过y轴上另一点P(N、P位置均未在图中标出)，求此时的速度vP的大小10. 如图，在竖直平面内的直角坐标系中第象限区域内有一沿+y方向的匀强电场，场强E1=50N/C，还有一个与x轴相切于Q点的圆形有界匀强磁场，磁感强度B1=500T方向垂直于纸面向里时，在x轴的下方区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场磁感应强度B2=25T，还有一个电场线位于坐标平面的匀强电场，方向如图所示，今有一个质量m=1.010-5kg，电量q1=+2.010-6C的带电小球1，从y轴上的P点以初速v0=40m/s斜射入第象限，经过圆形有界磁场时偏转了600角，恰与x轴上静止于Q点的另一质量仍为m的带电小球2相碰，小球2的带电量q2=-610-6C，两球相碰后粘合在一起，问： 在第象限内圆形磁场区的最小半径多大？ 欲使碰后小球沿直线运动，x轴下方匀强电场的场强E2的大小应为多少？11. 如图所示，一个初速为零的带正电的粒子经过MN两平行板间电场加速后，从N板上的孔射出，当带电粒子到达P点时，长方形abcd区域内出现大小不变、方向垂直于纸面且方向交替变化的匀强磁场磁感应强度B=0.4T，每经过，磁场方向变化一次，粒子到达P点时出现的磁场方向指向纸外在Q处有一个静止的中性粒子PQ间距离s=3mPQ直线垂直平分ab、cd已知D=1.6m，带电粒子的荷质比为1.0104C/kg，重力忽略不计求： 加速电压为200V时带电粒子能否与中性粒子碰撞？ 画出它的轨迹能使带电粒子与中性粒子碰撞，加速电压的最大值是多少？12. 空间中存在着以x=0平面为理想分界面的两个匀强磁场，左右两边磁场的磁感强度分别为B1和B2，且B1:B2=4：3，方向如图所示，现在原点O处有带等量异号电荷的两个带电粒子a、b分别以大小相等的水平初动量沿x轴正向和负向同时射入两磁场中，且a带正电，b带负电若a粒子在第4次经过y轴时，恰与b粒子相遇，试求a粒子和b粒子的质量比ma:mb。(不计粒子a和b的重力)参考答案1.AD 2.BD 3.ABC 4.BC 5.D 6. 7. 8. 9.v=1.6m/s，方向与x轴成300角 vp=5.8m/s10.Rmin=0.2m E2=50N/s 11.带电粒子能与中性粒子碰撞 图略 Umax=450V 12.