2020高考物理二輪專題訓(xùn)練14帶電粒子在電、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(三) 1(18分)如圖1所示為某種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖其中加速電場(chǎng)的電壓為U，靜電分析器中與圓心O1等距各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，方向沿徑向指向圓心O1；磁分析器中在以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)，布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其左邊界與靜電分析器的右邊界平行由離子源發(fā)出一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零，重力不計(jì))，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并從N點(diǎn)射出靜電分析器而后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場(chǎng)方向射入磁分析器中，最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出，并進(jìn)入收集器測(cè)量出Q點(diǎn)與圓心Q2的距離為d圖1(1)試求靜電分析器中離子運(yùn)動(dòng)軌跡處電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；(2)試求磁分析器中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；(3)如果離子的質(zhì)量為09 m，電荷量仍為q，其它條件不變，那么，這個(gè)離子射出電場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的位置是否變化通過(guò)分析和必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，請(qǐng)你說(shuō)明2(18分)如圖2甲所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其變化規(guī)律如圖乙所示，電場(chǎng)強(qiáng)度E0 V/m，現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷106 C/kg的帶電粒子從電場(chǎng)中的C點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)t1×105 s的時(shí)間粒子通過(guò)MN上的D點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖丙所示規(guī)律變化(計(jì)算結(jié)果均可保留)圖2(1)求粒子到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速率；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B103 T時(shí)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期和半徑；(3)若在距D點(diǎn)左側(cè)d21 cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板ab，求粒子從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板時(shí)所用的時(shí)間；(4)欲使粒子垂直打在擋板ab上，求擋板ab與D點(diǎn)的距離所滿足的條件3如圖3所示，在坐標(biāo)系xOy中，過(guò)原點(diǎn)的直線OC與x軸正向的夾角120°，在OC右側(cè)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第二、三象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其上邊界與電場(chǎng)邊界重疊，右邊界為y軸，左邊界為圖中平行于y軸的虛線，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里一帶正電荷q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度自磁場(chǎng)左邊界上的A點(diǎn)射入磁場(chǎng)區(qū)域，并從O點(diǎn)射出，粒子射出磁場(chǎng)的速度方向與x軸的夾角30°，大小為v，粒子在磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧，且弧的半徑為磁場(chǎng)左右邊界間距的2倍，粒子進(jìn)入電場(chǎng)后，在電場(chǎng)力的作用下又由O點(diǎn)返回磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后再次離開磁場(chǎng)已知粒子從A點(diǎn)射入到第二次離開磁場(chǎng)所用的時(shí)間恰好等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期忽略重力的影響求：圖3(1)粒子經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度方向和A點(diǎn)到x軸的距離；(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向；(3)粒子從第二次離開磁場(chǎng)到再次進(jìn)入電場(chǎng)所用的時(shí)間4在某一真空空間內(nèi)建立xOy坐標(biāo)系，從原點(diǎn)O處向第一象限發(fā)射一比荷1×104 C/kg的帶正電的粒子(重力不計(jì))，速度大小v0103 m/s、方向與x軸正方向成30°角圖4(1)若在坐標(biāo)系y軸右側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，在第象限，磁場(chǎng)方向垂直xOy平面向外；在第象限，磁場(chǎng)方向垂直xOy平面向里；磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B1 T，如圖4(a)所示，求粒子從O點(diǎn)射出后，第2次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)的坐標(biāo)x1(2)若將上述磁場(chǎng)改為如圖4(b)所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)在t0到t×104 s時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向外；在t×104 s到t×104 s時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向外，此后該空間不存在磁場(chǎng)在t0時(shí)刻，粒子仍從O點(diǎn)以與原來(lái)相同的速率v0射入，求粒子從O點(diǎn)射出后第2次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)的坐標(biāo)x2答案1(1)(2) 垂直紙面向外 (3)射出電場(chǎng)位置不變，射出磁場(chǎng)位置變化2(1)15×104 m/s(2)×105 s5 cm(3)3.24×105 s(4)(16 k3)×102 m(k1,2,3，)3(1)(2)，與x軸正向夾角為150°(3)4(1)0.2 m(2)0.6 m