素養(yǎng)培優(yōu)3　帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 強(qiáng)化練習(xí)-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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.（多選）（2024·山西晉城三模）質(zhì)譜儀是科學(xué)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(jìn)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(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感光底片PQ上僅出現(xiàn)了A、B、C三個(gè)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(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩板間距為d，板間電壓為U，A.極板M帶負(fù)電荷B.粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)、靜電分析器、磁分析器構(gòu)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(chǎng)，方向指向圓心O，中心線處各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)，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(jì)重力），由靜止開始從A板經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，沿中心線通過靜電分析器，再由P點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁分析器，最終打在膠片ON上，則（A.磁分析器中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外B.靜電分析器中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝UC.僅改變粒子的比荷，粒子仍能打在膠片上的同一點(diǎn)D.要使粒子能到達(dá)NQ邊界，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為13.（2024·浙江杭州期中）回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用，其原理如圖所示。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒，置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速。當(dāng)質(zhì)子被加速到最大動(dòng)能Ek后，再將它們引出。忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)能Ek會(huì)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(yùn)動(dòng)向心加速度之比為（n－1）∶n4.（2024·福建福州期中）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種磁防護(hù)模擬裝置，裝置截面圖如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心的內(nèi)圓、外圓半徑分別為R和3R，區(qū)域中的危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，外圓為絕緣薄板，外圓的左側(cè)有兩塊平行金屬薄板，其右板與外圓相切，在切點(diǎn)處開有一小孔C。一質(zhì)量為m、電荷量為＋q、不計(jì)重力的帶電粒子從左板內(nèi)側(cè)的A點(diǎn)由靜止釋放，兩板間電壓為U，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后從C點(diǎn)沿CO方向射入磁場(chǎng)，若恰好不進(jìn)入安全區(qū)，求：（1）粒子通過C點(diǎn)時(shí)的速度大小v0；（2）若粒子恰好不進(jìn)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(chǎng)到再次返回電場(chǎng)所需的時(shí)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(fù)方向的夾角為45°，虛線OM右側(cè)區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線OM左側(cè)區(qū)域Ⅱ內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從原點(diǎn)O沿x軸正方向以速度v0射入磁場(chǎng)，此后當(dāng)粒子第一次穿過邊界線OM后恰好能到達(dá)x軸上的P點(diǎn)。原點(diǎn)O與P點(diǎn)間的距離為d，不計(jì)粒子受到的重力，求：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；（3）粒子從O點(diǎn)射出至第三次穿過邊界線OM所用的時(shí)間t總。6.（2024·江蘇高考16題）如圖所示，兩個(gè)半圓環(huán)區(qū)域abcd、a'b'c'd'中有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)、外邊界的半徑分別為R1、R2。ab與a'b'間有一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，電勢(shì)差為U，cd與c'd'間有一個(gè)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(gè)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(chǎng)、電場(chǎng)后再次到達(dá)cd面，速度增加，多次循環(huán)運(yùn)動(dòng)后，電子的速度大小達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，忽略相對(duì)論效應(yīng)，不計(jì)電子經(jīng)過插入體和電場(chǎng)的時(shí)間。求：