高考物理速度选择器和回旋加速器模拟试题含解析.docx

高考物理速度选择器和盘旋加速器模拟试题含解析 一、速度选择器和盘旋加速器 1． 有一个正方体形的匀强磁场和匀强电场地区，它的截面为边长 L=0.20m 的正方形，其电 场强度为 E 4.0 10 5 V/m ，磁感觉强度 B 2.0 10 2 T ，磁场方向水平且垂直纸面向里， 当一束质荷比为 m 4.0 10 10 kg/C 的正离子流（其重力不计）以一定的速度从电磁场的 q 正方体地区的左侧边界中点射入，如下图。（计算结果保存两位有效数字） (1)要使离子流穿过电场和磁场地区而不发生偏转，电场强度的方向怎样？离子流的速度多大？ (2)在 (1)的情况下，在离电场和磁场地区右边界 D=0.40m 处有与边界平行的平直荧光屏。若 只撤去电场，离子流击中屏上 a 点；若只撤去磁场，离子流击中屏上 b 点。求 ab 间距 离。（ a，b 两点图中未画出） 【答案】 电场方向竖直向下； × 7m/s ； (2)0.53m (1) 2 10 【解析】 【剖析】 【详解】 (1)电场方向竖直向下，与磁场组成粒子速度选择器，离子运动不偏转，根据平衡条件有 qE = qvB 解得离子流的速度为 E v B  7 =2× 10m/s (2)撤去电场，离子在碰场中做匀速圆周运动，所需向心力由洛伦兹力提供，则有 qvB m v2 R 解得 mv R =0.4m qB 离子走开磁场区边界时，偏转角为 ，根据几何关系有 sin 解得  L 1 R 2 30o 在磁场中的运动如图 1 所示 偏离距离 y1 R R cos =0.054m 走开磁场后离子做匀速直线运动，总的偏离距离为 y1 D tan =0.28m 若撤去磁场，离子在电场中做匀变速曲线运动通过电场的时间 t 加速度  L v a 偏转角为 ，如图 2 所示 则  qE m vy qEL 1 tan 偏离距离为  v mv2 2 y2 1 at2 =0.05m 2 走开电场后离子做匀速直线运动，总的偏离距离 y y2 D tan =0.25m 所以 a、 b 间的距离 ab=y+y'=0.53m 2． 如下图，水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。已知两 板间的电势差为 U，距离为 d；匀强磁场的磁感觉强度为 B，方向垂直纸面向里。一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子从 A 点沿水平方向射入到两板之间，恰巧沿直线从 M 点射出； 如果撤去磁场，粒子从 N 点射出。 M 、 N 两点间的距离为 h。不计粒子的重力。求： 1）匀强电场场强的大小 E； 2）粒子从 A 点射入时的速度大小 v0； 3）粒子从 N 点射出时的动能 Ek。 【答案】（ 1）电场强度 E U U qUh mU 2 ；（ 2） v0 ；（ 3） Ek 2B2d 2 d Bd d 【解析】 【详解】 （1）电场强度 U E d （2）粒子做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，有： qE qv0B E U 解得 v0 Bd B （3）粒子从 N 点射出，由动能定理得： qE h Ek 1 mv02 2 qUh mU 2 解得 Ek 2B2d 2 d 3． 如下图的直角坐标系 xOy，在其第二象限内有垂直纸面向里的匀强磁场和沿 y 轴负方 向的匀强电场。虚线 OA 位于第一象限，与 y 轴正半轴的夹角 θ=60°，在此角范围内有垂直 纸面向外的匀强磁场； OA 与 y 轴负半轴所夹空间里存在与 OA 平行的匀强电场，电场强度 大小 E=10N/C。一比荷 q=1× 106C/kg 的带电粒子从第二象限内 M 点以速度 v=2.0× 103m/s 沿 x 轴正方向射出， M 点到 x 轴距离 d=1.0m，粒子在第二象限内做直线运动；粒子进入第一象限后从直线 OA 上的 P 点（ P 点图中未画出）走开磁场，且 OP=d。不计粒子重力。 (1)求第二象限中电场强度和磁感觉强度的比值  E0 B0  ； (2)求第一象限内磁场的磁感觉强度大小  B； (3)粒子走开磁场后在电场中运动是否通过  x 轴？如果通过  x 轴，求其坐标；如果不通过  x 轴，求粒子到  x 轴的最小距离。 【答案】 (1) 2.0 103 m/s ；(2) 2 10 3 T ； (3) 不会通过， 0.2m 【解析】 【详解】 (1)由题意可知，粒子在第二象限内做匀速直线运动 , 根据力的平衡有 qvB0 qE0 解得 E0 2.0 103 m/s B0 (2)粒子在第二象限的磁场中做匀速圆周运动，由题意可知圆周运动半径 R d 1.0m 根据洛伦兹力提供向心力有 qvB v2 m R 解得磁感觉强度大小 B 2 10 3T (3)