专题提升训练10带电粒子在组合场、复合场中的运动一、单项选择题(本题共4小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2019·辽宁大连二模)右图为研究某种带电粒子的装置示意图,粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点,出现一个光斑。在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后,粒子束发生偏转,沿半径为r的圆弧运动,打在荧光屏上的P点,然后在磁场区域再加一竖直向下、电场强度大小为E的匀强电场,光斑从P点又回到O点,关于该粒子(不计重力),下列说法正确的是()A.粒子带负电B.初速度为v=BEC.比荷为qm=B2rED.比荷为qm=EB2r答案:D解析:只存在磁场时,粒子打在P点,由左手定则知粒子带正电,选项A错误;因为qvB=mv2r,所以qm=vBr。加电场后满足Eq=qvB,即v=EB,代入上式得qm=EB2r,选项D正确,B、C错误。2.(2019·河南鹤壁调研)如图所示,一个24He粒子从平行板电容器的左极板由静止释放后,经过一段时间恰好从右极板的小孔进入复合场且沿水平虚线ab向右运动到b点。不计粒子重力,下列说法正确的是()A.如果将24He换成12H,粒子在复合场中不能沿直线运动B.如果将24He换成11H,粒子在复合场中不能沿直线运动C.无论换成什么样的带电粒子,带电粒子都能沿直线运动D.如果增大平行板电容器两板的电压,24He粒子仍能沿直线运动答案:B解析:带电粒子在电场中加速时,根据动能定理得qU=12mv2,可得v=√2qUm,24He粒子和12H粒子的比荷相同,故两粒子进入复合场的速度相同,粒子进入复合场后,对粒子受力分析,满足qE=qvB,故粒子在复合场中沿直线运动,选项A错误;如果将24He换成11H,11H粒子的速度大,故受到的洛伦兹力大,不能沿直线运动,选项B正确,C错误;增大平行板电容器两板的电压,粒子的速度增大,粒子受到的洛伦兹力增大,24He粒子不能沿直线运动,选项D错误。3.(2019·山西长治、运城、大同、朔州、阳泉五地市联考)如图所示的金属导体,长l、宽d、高h,导体中通有沿x正方向的恒定电流I,空间存在沿z轴负方向的匀强磁场,磁感应强度为B,已知金属导体中单位体积内自由电子个数为n,电子电荷量为e,则下列说法正确的是()A.金属导体的M面带正电B.金属导体中电荷定向移动速率为InedℎC.增加导体高度h,M、M'两面间的电压将增大D.M、M'两面间的电势差为UMM'=IBned答案:B解析:根据左手定则知,电子向上侧偏转,则M面带负电,故A错误;由电流的微观表达式I=neSv得金属导体中电荷定向移动速率为Inedℎ,故B正确;电子做定向移动,视为匀速运动,速度为v=Inedℎ,电子受电场力和洛伦兹力平衡,有eUℎ=evB得U=Bhv=BhInedℎ=BIned,即电压的大小和导体高度h无关,故C错误;由上式可知,由于M面带负电,所以M、M'两面间的电势差为UMM'=-BIned,故D错误。4.(2019·山西太原二模)质谱仪是一种测定带电粒子比荷和分析同位素的重要仪器。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零),从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是边界与直线MN相切,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外半径为R的圆形匀强磁场。现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子,且lGF=√3R。则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)()A.8UR2B2B.4UR2B2C.6UR2B2D.2UR2B2答案:C解析:设粒子被加速后获得的速度为v,由动能定理有qU=12mv2,粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r=√3R3,又qvB=mv2r,可求qm=6UR2B2,选项C正确。二、多项选择题(本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的)5.(2019·天津河西区三模)回旋加速器是当代科研、医疗等领域必需的设备,右图为回旋加速器的原理图,其核心部分是两个半径均为R的中空半圆金属D形盒,并处于垂直于盒底的磁感应强度为B的匀强磁场中。现接上电压为U的高频交流电源后,狭缝中形成周期性变化的电场,使圆心处的带电粒子在通过狭缝时都能得到加速。若不考虑相对论效应、重力和在狭缝中运动的时间,下列说法正确的是()A.高频交变电流周期是带电粒子在磁场中运动周期的2倍B.U越大,带电粒子最终射出D形盒时的速度就越大C.带电粒子在加速器中能获得的最大动能只与B、R有关D.若用该回旋加速器分别加速不同的带电粒子,可能要调节交...
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