十年高考试题分类解析-物理 带电粒子在复合场中的运动十年高考试题分类解析-物理 带电粒子在复合场中的运动.pdf

? ? 一．2012 年高考题? 1（2012·海南物理）如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下， 磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力， 下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？? A．粒子速度的大小? B．粒子所带电荷量? C．电场强度? D．磁感应强度? 【答案】：B? 【解析】：带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，有 qvB=qE。所以粒子所带电荷量改 变，粒子运动轨迹不会改变，选项 B 正确。? 【考点定位】此题考查带电粒子在电场磁场中的直线运动。? 2（2012·新课标理综）如图，一半径为 R 的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）。在 柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为 m、电荷量 为 q 的粒子沿图中直线在圆上的 a 点射入柱形区域，在 圆上的 b 点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。圆心 O 到直线的 3 距离为 R 。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的 匀 强 电 5 场，同一粒子以同样速度沿直线在 a 点射入柱形区域， 也在 b 点 离开该区域。若磁感应强度大小为 B，不计重力，求电场强度的大小。? 解：粒子在磁场中做圆周运动。设圆周半径为 r，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得? v2 qvB=m 。①? r 式中 v 为粒子在 a 点的速度。? 过 b 点和 O 点作直线的垂线，分别与直线交于 c 和 d 点。由几何关系知，线段 ac 、bc 和过 a、b 两点的轨迹圆弧的两条半径（未画出）围成一正方形。? 因此： ac =bc =r。②? 设 cd =x，由几何关系得， ac =4R/5+x，③? 1? ? bc =3R/5+ R22? x ，④? 联立②③④式得 r=7R/5。⑤? 运动。? 3.(2012·天津理综)对铀 235 的进一步研究在核能开发和利用中具有重要意义。如图所示， 质量为 m、电荷量为 q 的铀 235 离子，从容器下方的 小 孔 S1 不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后 经 过小孔 S2 垂直于磁场方向进入磁感应强度为 B 的匀 强 磁场中，做半径为 R 的匀速圆周运动。离子行进半个 圆 周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电 流 为 I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。 （1）求加速电场的电压 U； （2）求出在离子被收集过程中任意时间 t 内收集到离子的质量 M； （3）实际上加速电压大