物理高考大一轮复习第9章磁场第28讲带电粒子在组合场中的运动练习（含解析）

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1、第28讲带电粒子在组合场中的运动[解密考纲]考查粒子在组合场中的运动，例如质谱仪、回旋加速器．1．(2019·山东莒县二中高三月考)(多选)用如图所示的回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可采用下列哪几种方法(　　)A．将其磁感应强度增大为原来的2倍B．将其磁感应强度增大为原来的4倍C．将D形盒的半径增大为原来的2倍D．将两D形盒间的加速电压增大为原来的4倍AC　解析带电粒子从D形盒中射出时的动能Ekm＝mv，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则圆周半径R＝，联立可得Ekm＝，当带电粒子q、m一定时，则Ekm∝

2、R2B2，即Ekm与磁场的磁感应强度B、D形盒的半径R的平方成正比，与加速电场的电压无关，故选项A、C正确，B、D错误．2．(2019·温州中学模拟)(多选)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P＋和P3＋，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示．已知离子P＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P＋和P3＋(　　)A．在电场中的加速度之比为1∶1B．在磁场中运动的半径之比为2∶1C．在磁场中转过的角度之比为1∶2D．离开电场区域时的

3、动能之比为1∶3CD　解析两个离子的质量相同，其带电荷量之比是1∶3的关系，所以由a＝可知，其在电场中的加速度之比是1∶3，故选项A错误；要想知道半径必须先知道进入磁场的速度，而速度的决定因素是加速电场，所以在离开电场时其速度表达式为v＝，可知其速度之比为1∶，又由qvB＝m知，r＝，所以其半径之比为∶1，故选项B错误；由选项B分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为∶1，设磁场宽度为L，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有sinθ＝，则可知角度的正弦值之比为1∶，又P＋的角度为30°，可知P3＋角度为60°，即在磁场中转过的角度之

4、比为1∶2，故选项C正确；由电场加速后qU＝mv2可知，两离子离开电场的动能之比为1∶3，故选项D正确．3．(2019·邵阳联考)(多选)如图所示，在x<0与x>0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1∶B2＝3∶2.在原点O处同时发射两个质量分别为ma和mb的带电粒子，粒子a以速率va沿x轴正方向运动，粒子b以速率vb沿x轴负方向运动，已知粒子a带正电，粒子b带负电，电荷量相等，且两粒子的速率满足mava＝mbvb.若在此后的运动中，当粒子a第4次经过y轴(出发时经过y轴不算在内)时，

5、恰与粒子b相遇．粒子重力不计．下列说法正确的是(　　)A．粒子a、b在磁场B1中的偏转半径之比为3∶2B．两粒子在y轴正半轴相遇C．粒子a、b相遇时的速度方向相同D．粒子a、b的质量之比为1∶5BCD　解析由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r＝可得＝＝，选项A错误；由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r＝可得，a粒子从O点出发沿x轴正方向射出向上逆时针转半周在y轴上上移2ra2，穿过y轴后逆时针向下转半周后下移2ra1，由于B2

6、在坐标原点上方2(2ra2－2ra1)处，选项B正确；当a粒子第四次经过y轴时距O点的距离为2(2ra2－2ra1)＝2ra1，当b粒子第一次经过y轴时距O点的距离为2rb1＝2ra1，此后a粒子经过y轴的位置上移，b粒子经过y轴的点下移，不能再相遇，故是b粒子向上转半周后相遇的，a粒子第四次经过y轴时是向右方向，而b粒子转半周也是向右的方向，所以两者方向相同，选项C正确；根据周期公式T＝及题意，当两粒子在y轴上相遇时，时间上有Tb1＝Ta1＋Ta2，即×＝＋，结合B1∶B2＝3∶2，解得＝，选项D正确．4．(2019·驻马店高三教学质

7、量检测)(多选)如图所示，平面之间坐标系的第二象限内存在着垂直纸面向外、磁感应强度大小为2B的匀强磁场，第三象限内存在着垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场．一带负电的粒子从原点O以某一速度沿与y轴成30°角方向斜向上射入磁场，且在第二象限运动时的轨迹圆的半径为R，已知带电粒子的质量为m，所带电荷量为q，且所受重力可以忽略．则　(　　)A．粒子在第二象限和第三象限两磁场中运动的轨迹圆半径之比为1∶2B．粒子完成一次周期性运动的时间C．粒子从O位置入射后第二次经过x轴时的位置到坐标原点的距离为3RD．若仅将粒子的入射速度大小变为原来

8、的2倍，则粒子完成一次周期性运动的时间将减少AC　解析由半径公式r＝知，轨道半径与磁感应强度B成反比，所以粒子在第二象限和第三象限两磁场中运动的轨迹圆半径之比为1∶2，故选项A正确；粒子在磁场中运动一个周期