课时跟踪检测(三十) 带电粒子在组合场中的运动

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课时跟踪检测(三十) 带电粒子在组合场中的运动

1.(2020·福建龙岩市模拟)质谱仪的原理如图所示，虚线 AD

上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D间有一荧光屏。

同位素离子源产生 a、b两种电荷量相同的离子，无初速度进入加

速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧

光屏 C点，b离子恰好打在 D点。离子重力不计。则(　　)

A．a离子质量比 b的大

B．a离子质量比 b的小

C．a离子在磁场中的运动时间比 b的长

D．a、b离子在磁场中的运动时间相等

解析：选B　设离子进入磁场的速度为 v，在电场中有 qU＝mv2，在磁场中有 Bqv＝

m，联立解得 r＝＝，由题图知，b离子在磁场中运动的轨道半径较大，a、b为同位素，电

荷量相同，所以 b离子的质量大于 a离子的质量，A错误，B正确；在磁场中运动的时间

均为半个周期，即 t＝＝，由于 b离子的质量大于 a离子的质量，故 b离子在磁场中运动的

时间较长，C、D错误。

2.(多选)(2020·陕西宝鸡市模拟)医用回旋加速器的核心部

分是两个 D形金属盒，如图所示，两金属盒置于匀强磁场中，

并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(12H)和氦核(24He)并

通过线束引出加速器。下列说法中正确的是(　　)

A．加速两种粒子的高频电源的频率相同

B．两种粒子获得的最大动能相同

C．两种粒子在 D形盒中运动的周期相同

D．增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能

解析：选AC　回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期应和交流电的周期

相同。带电粒子在磁场中运动的周期 T＝，两粒子的比荷相等，所以周期相同，故加速两种

粒子的高频电源的频率也相同，A、C正确；根据 qvB＝m得v＝，最大动能 Ekm＝mv2

＝，可知 Ekm 与加速电压无关，两粒子的比荷相等，电荷量 q不相等，所以最大动能不等，

故B、D错误。

3.如图所示，一个静止的质量为 m、带电荷量为 q的粒子(不计重

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力)，经电压 U加速后垂直进入磁感应强度为 B的匀强磁感中，粒子打至 P点。设 OP＝x，

能够正确反应 x与U之间的函数关系的图象是(　　)

解析：选B　带电粒子经电压 U加速，由动能定理得 qU＝mv2，垂直进入磁感应强度

为B的匀强磁感中，洛伦兹力提供向心力，qvB＝m，而 R＝，联立解得 x＝。B、m、q一定，

根据数学知识可知，图象是抛物线，由此可知能够正确反应 x与U之间的函数关系的是图

象B。

4．(多选)如图所示，L1和L2为平行线，L1上方和 L2下方都是垂

直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在 L2线上，

带电粒子从 A点以初速度 v与L2线成 θ＝30°角斜向上射出，经过偏

转后正好过 B点，经过 B点时速度方向也斜向上，不计粒子重力，

下列说法中正确的是(　　)

A．带电粒子一定带正电

B．带电粒子经过 B点时的速度一定跟在 A点的速度相同

C．若将带电粒子在 A点时的初速度变大(方向不变)它仍能经过 B点

D．若将带电粒子在 A点时的初速度方向改为与 L2线成 60°角斜向上，它就不再经过

B点

解析：选BCD　画出带电粒子运动的两种可能轨迹，如图所

示，对应正、负电荷，故 A错误；带电粒子经过 B点的速度和在 A

点时的速度大小相等、方向相同，故 B正确；根据轨迹可知，粒子

经过边界 L1时入射点到出射点间的距离与经过边界 L2时入射点到

出射点间的距离相同，与速度大小无关，所以当初速度变大但保持

方向不变，它仍能经过 B点，故 C正确；设 L1与L2之间的距离为 d，由几何知识得 A到B

的距离为 x＝，所以，若将带电粒子在 A点时初速度方向改为与 L2线成 60°角斜向上，它

就不再经过 B点，故 D正确。

5．(多选)(2020·温州中学模拟)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

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第1页共7页课时跟踪检测(三十)带电粒子在组合场中的运动1.(2020·福建龙岩市模拟)质谱仪的原理如图所示，虚线AD上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，C、D间有一荧光屏。同位素离子源产生a、b两种电荷量相同的离子，无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，a离子恰好打在荧光屏C点，b离子恰好打在D点。离子重力不计。则(　　)A．a离子质量比b的大B．a离子质量比b的小C．a离子在磁场中的运动时间比b的长D．a、b离子在磁场中的运动时间相等解析：选B　设离子进入磁场的速度为v，在电场中有qU＝mv2，在磁场中有Bqv＝m，联立解得r＝＝，由题图知，b离子在磁场中运动的轨道半径较...

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