适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理二轮总复习专题分层突破练9带电粒子在复合场中的运动.docVIP

专题分层突破练9带电粒子在复合场中的运动

A组

1.如图所示,有一混合正离子束从静止通过同一加速电场后,进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域Ⅰ。假如这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,不计离子的重力,则说明这些正离子在区域Ⅰ中运动时肯定相同的物理量是()

A.动能 B.质量

C.电荷 D.比荷

2.(多选)劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器如图所示,真空中的两个D形金属盒间留有平行的狭缝,粒子通过狭缝的时间可忽视。匀强磁场与盒面垂直,加速器接在沟通电源上,A处粒子源产生的质子可在盒间被正常加速。下列说法正确的是()

A.虽然渐渐被加速,质子每运动半周的时间不变

B.只增大沟通电压,质子在盒中运行总时间变短

C.只增大磁感应强度,仍可能使质子被正常加速

D.只增大沟通电压,质子可获得更大的出口速度

3.如图所示,在第一、第四象限的y≤0.8m区域内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小E=4×103N/C;在第一象限的0.8my≤1.0m区域内存在垂直于坐标平面对外的匀强磁场。一个质量m=1×10-10kg、电荷量q=1×10-6C的带正电粒子,以v0=6×103m/s的速率从坐标原点O沿x轴正方向进入电场。不计粒子的重力。

(1)求粒子第一次离开电场时的速度;

(2)为使粒子能再次进入电场,求磁感应强度B的最小值。

4.(2024福建厦门一模)如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为匀强电场和匀强磁场的志向边界,一束带负电粒子由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直边界Ⅱ到达Q点,再经Ⅱ、Ⅲ间的磁场偏转后从边界Ⅲ穿出,且粒子从磁场边界Ⅲ穿出时速度方向与粒子入射磁场方向的夹角为30°。已知有界匀强磁场的磁感应强度大小为B,磁场宽度为d。粒子质量为m,电荷量为q,粒子的重力不计。求:

(1)粒子在磁场中运动时速度的大小;

(2)粒子在磁场中运动的时间t;

(3)P、Q两点间的电势差UPQ。

B组

5.(2024广东深圳二模)某肿瘤治疗新技术是通过电子撞击目标靶,使目标靶放出X射线,对肿瘤进行精确定位,再进行治疗,其原理如图所示。圆形区域内充溢垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B。水平放置的目标靶长为2l,靶左端M与磁场圆心O的水平距离为l、竖直距离为3l。从电子枪逸出的电子(质量为m、电荷量为e,初速度可以忽视)经匀强电场加速时间t后,以速度v0沿PO方向射入磁场(PO与水平方向夹角为60°),恰好击中M点,求:

(1)匀强电场电场强度的大小;

(2)匀强磁场的方向及电子在磁场中运动的时间;

(3)为保证电子击中目标靶MN,匀强电场电场强度的大小范围(匀强电场极板间距不变)。

6.(2024辽宁名校联盟调研卷)如图所示,Oxyz为空间直角坐标系,在x0的空间Ⅰ内存在沿z轴正方向的匀强磁场B1。在0xd的空间Ⅱ内存在沿y轴正方向的匀强电场E,在xd的空间Ⅲ内存在磁感应强度大小B2=mv0qd、方向沿x轴正方向的匀强磁场。现将一带负电的粒子从x轴上的A(xA=-3d)点以初速度v0射入空间Ⅰ的磁场区域,经磁场偏转后从y轴上的C(yC=d)点垂直y轴进入空间Ⅱ,并从x轴上的D(xD=d)点进入空间Ⅲ。已知粒子的电荷量大小为q

(1)空间Ⅰ内磁场的磁感应强度大小B1和空间Ⅱ内电场的电场强度大小E;

(2)粒子运动过程中,距离x轴的最大距离;

(3)粒子进入空间Ⅱ后,每次经过x轴时的横坐标。

7.在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。图甲是离子注入工作原理的示意图,静止于A处的离子,经电压为U的加速电场加速后,沿图中圆弧虚线通过半径为R0的14圆弧形静电分析器(静电分析器通道内有匀称辐向分布的电场)后,从P点沿竖直方向进入半径为r的圆形匀强磁场区域,该圆形磁场区域的直径PQ与竖直方向成45°,经磁场偏转,最终打在竖直放置的硅片上。离子的质量为m、电荷量为q

甲

乙

(1)求离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小v;

(2)求静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E0;

(3)若磁场方向垂直于纸面对外,离子从磁场边缘上某点出磁场时,速度方向与直径PQ垂直,求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度B0的大小;

(4)若在该圆形区域内加如图乙所示交变的磁场(图中B1大小未知、方向垂直于纸面,且以垂直于纸面对外为正方向),当离子从t=0时进入圆形磁场区域,最终从Q点飞出,水平向右垂直打在硅片上,请写出磁场改变周期T满意的关系表达式。

8.医用电子直线加速器结构主要包括电子枪、加速系统、束流传输系统等部件,原理简化如图所示。其中束流传输系统由导向磁场、偏转磁场和聚焦磁场组成,可以使电子束转向270°后打到靶。由于电子经过加速后有肯定能量宽度,经过导向磁场后会使电子束发散,从而造成成像色差,因此须要通过偏转磁场和聚焦磁场来消退色差。

束流传输系统由三个