热点21带电粒子在电磁场中运动-高考物理30热点最新模拟题精练

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1．（2024年辽宁顶级名校质检）（18分）《三体》动画的一开头就有这样的台词：“科学发展，突破口在哪儿？”、“粒子对撞实验”。如图所示，在的区域内存在一定高度范围的、沿轴正方向的匀强电场，在的区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场．在电场下边缘有一粒子源，某时刻，粒子源沿轴正方向发射出一质量为、带正电的粒子，已知粒子进入电场时的速度为，进入磁场时的速度方向与轴正方向的夹角为，在粒子进入磁场的同时，另一不带电粒子也经轴进入磁场，运动方向与粒子进入磁场的方向相同，在粒子没有离开磁场时，两粒子恰好发生正碰（碰撞前的瞬间，粒子、粒子的速度方向相反），不计两粒子的重力。求：
（1）电场力对粒子所做的功；
（2）碰撞前粒子的速度大小；
（3）若两粒子碰后结合成粒子，结合过程不损失质量和电荷量，且从粒子进入磁场的位置向左沿轴负方向放置有无限长的吸收板（粒子碰上吸收板后立即被吸收而不再运动），经过分析可知无论粒子的质量怎么取值，吸收板上都有两段区域总是粒子不能到达的，请你计算出这两段区域长度的比值大小，并分析出要能够使粒子到达吸收板，粒子的质量所要满足的条件。
2. （2024湖南永州重点高中质检）如图，在xOy平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行y轴向下。在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为y轴，右边界为直线．磁场方向垂直纸面向外。一质量为m、带电量为q的正粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射入匀强电场，在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成45°角进入匀强磁场。已知OQ＝l，不计粒子重力．求：
（1）电场强度的大小；
（2）要使粒子能再进入电场，磁感应强度B的范围；
（3）要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度B的范围．
3. （2024重庆乌江新高考协作体一模）如图所示，圆形匀强磁场区域半径为R，磁场中心与O、O'在同一水平线上，右侧有间隔分布的匀强电场区域和无场区域，宽度都是L，场强大小为E=，MN是无限大竖直接收屏，现有带正电粒子组成的粒子束，沿与水平成60°方向正对场中心射入，粒子质量为m，电荷量为q，速率为v0，恰好从O点沿水平方间进入电场区域，不计重力和粒子间相互作用，求：
(1)磁感应强度大小B：
(2)若接收屏MN距O点距离为2L，粒子击中接收屏时的速度v；
(3)若接收屏MN距O点距离为nL（n=1，2，3………），粒子击中接收屏时离OO'线的距离y。
4．（16分）（2024海南三校二模）如图所示，在空间建立直角坐标系xOy。在x轴上方整个空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴下方整个空间存在沿y轴负方向的匀强电场。y轴上的P点到坐标原点O距离为L，一电子由P点从静止开始释放，在电场中加速后，以速度从x轴上O点进入磁场，电子第二次经过x轴前先经过第一象限的Q点，Q点坐标为。求：
（1）电子经过Q点时速度的方向与x轴正方向的夹角；
（2）电场强度大小与磁感应强度大小的比值；
（3）电子从P处释放后到第n次经过x轴所用的时间t。
5. （2024江西1月联考）磁控溅射仪是制备金属薄膜的重要设备。为了研究磁控溅射仪中离子在电场和磁场中的运动过程，建立如下模型。如图所示，平面内的位置有一离子源发射大量质量为m、电荷量为的离子，离子的初始速度大小均为，方向在平面内并与x轴正方向的夹角在至范围内。在的区域内有一沿x轴正方向的匀强电场，在的区域内有一垂直平面向里的匀强磁场，磁场沿y轴方向的宽度为,且关于x轴对称。在的位置放一沿轴y方向的无限长绝缘薄平板，所有离子经电场加速后到达绝缘薄平板时速度大小均为。忽略离子的重力以及离子间的相互作用。
（1）求的区域内电场强度的大小；
（2）为使所有离子均能进入右边的磁场区域，需要在绝缘薄平板上开一狭缝，请问狭缝的最小宽度为多少？
（3）狭缝宽度值取第（2）问结果，要使所有离子进入磁场后不再通过狭缝返回电场，求磁感应强度的最大值，及此条件下在磁场中运动时间最长的离子在磁场中所经历的时间。（假定离子与绝缘薄平板发生的碰撞为弹性碰撞，即碰撞前后沿平板方向的速度分量不变，垂直于平板方向的速度分量反向）。