素養(yǎng)培優(yōu)3　帶電粒子在組合場中的運動 強化練習-2025高考物理素養(yǎng)培優(yōu)

3/3素養(yǎng)培優(yōu)3帶電粒子在組合場中的運動1.（多選）（2024·山西晉城三模）質(zhì)譜儀是科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要工具。質(zhì)譜儀的工作原理示意圖如圖所示，粒子源S從小孔S1向下射出各種速度的氕核（11H）、氘核（12H）、氚核（13H）及氦核（24He），粒子經(jīng)小孔S2進入速度選擇器后，只有速度合適的粒子才能沿直線經(jīng)過小孔S3，并垂直進入磁感應強度大小為B2的偏轉(zhuǎn)磁場，感光底片PQ上僅出現(xiàn)了A、B、C三個光斑，光斑A到小孔S3的距離為2d。已知速度選擇器兩板間存在垂直于紙面向里、磁感應強度大小為B1的勻強磁場，兩板間距為d，板間電壓為U，A.極板M帶負電荷B.粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中的速度大小為UC.氦核的比荷為2D.相鄰兩光斑的距離均為d2.（2024·福建漳州三模）如圖，一質(zhì)譜儀由加速電場、靜電分析器、磁分析器構成。靜電分析器通道的14圓弧中心線半徑為R，通道內(nèi)有均勻輻向電場，方向指向圓心O，中心線處各點的電場強度大小相等。磁分析器中分布著方向垂直于紙面的有界勻強磁場，邊界為矩形CNQD，NQ＝2d，PN＝3d。質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子（不計重力），由靜止開始從A板經(jīng)電壓為U的電場加速后，沿中心線通過靜電分析器，再由P點垂直磁場邊界進入磁分析器，最終打在膠片ON上，則（A.磁分析器中磁場方向垂直于紙面向外B.靜電分析器中心線處的電場強度E＝UC.僅改變粒子的比荷，粒子仍能打在膠片上的同一點D.要使粒子能到達NQ邊界，磁場磁感應強度B的最小值為13.（2024·浙江杭州期中）回旋加速器在科學研究中得到了廣泛應用，其原理如圖所示。D1和D2是兩個中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強磁場中，它們接在電壓為U、周期為T的交流電源上。位于D1的圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略），它們在兩盒之間被電場加速。當質(zhì)子被加速到最大動能Ek后，再將它們引出。忽略質(zhì)子在電場中的運動時間，則下列說法中正確的是（）A.若只增大交變電壓U，則質(zhì)子的最大動能Ek會變大B.若只將交變電壓的周期變?yōu)?T，仍可用此裝置加速質(zhì)子C.質(zhì)子第n次被加速前、后的速度之比為n－1D.質(zhì)子第n次被加速前、后圓周運動向心加速度之比為（n－1）∶n4.（2024·福建福州期中）某同學設計了一種磁防護模擬裝置，裝置截面圖如圖所示，以O點為圓心的內(nèi)圓、外圓半徑分別為R和3R，區(qū)域中的危險區(qū)內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度的大小為B，外圓為絕緣薄板，外圓的左側有兩塊平行金屬薄板，其右板與外圓相切，在切點處開有一小孔C。一質(zhì)量為m、電荷量為＋q、不計重力的帶電粒子從左板內(nèi)側的A點由靜止釋放，兩板間電壓為U，粒子經(jīng)電場加速后從C點沿CO方向射入磁場，若恰好不進入安全區(qū)，求：（1）粒子通過C點時的速度大小v0；（2）若粒子恰好不進入安全區(qū)，求兩板間電壓U1；（3）在（2）問中，若粒子每次與絕緣薄板碰撞后原速反彈，求粒子從離開電場到再次返回電場所需的時間t。5.（2024·福建龍巖期中）如圖所示，在xOy平面內(nèi)虛線OM與x軸負方向的夾角為45°，虛線OM右側區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在垂直于xOy平面向里的勻強磁場，虛線OM左側區(qū)域Ⅱ內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強電場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從原點O沿x軸正方向以速度v0射入磁場，此后當粒子第一次穿過邊界線OM后恰好能到達x軸上的P點。原點O與P點間的距離為d，不計粒子受到的重力，求：（1）勻強磁場的磁感應強度大小B；（2）勻強電場的電場強度大小E；（3）粒子從O點射出至第三次穿過邊界線OM所用的時間t總。6.（2024·江蘇高考16題）如圖所示，兩個半圓環(huán)區(qū)域abcd、a'b'c'd'中有垂直紙面向里的勻強磁場，區(qū)域內(nèi)、外邊界的半徑分別為R1、R2。ab與a'b'間有一個勻強電場，電勢差為U，cd與c'd'間有一個插入體，電子每次經(jīng)過插入體速度減小為原來的k倍?，F(xiàn)有一個質(zhì)量為m、電荷量為e的電子，從cd面射入插入體，經(jīng)過磁場、電場后再次到達cd面，速度增加，多次循環(huán)運動后，電子的速度大小達到一個穩(wěn)定值，忽略相對論效應，不計電子經(jīng)過插入體和電場的時間。求：