某离子实验装置的基本原理如图所示，Ⅰ区宽度为d,右边界为y轴，其内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。Ⅱ区左边界为y轴，右边界与x轴垂直交于C点，其内y＞0区域内充满与x轴正方向夹角为θ=60°的匀强电场E（大小未知）；y＜0区域内充满垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。Ⅲ区左边界与Ⅱ区右边界重合，其内充满匀强电场，场强与Ⅱ区场强的大小相等，方向相反。
氙离子（Xe2+ ）束从离子源小孔S射出，沿x轴正方向经电压为U的加速电场加速后穿过Ⅰ区，经A点进入Ⅱ区电场区，再经x轴上的P点（未画出）进入磁场，又经C点进入Ⅲ区，后经D点（未画出）进入Ⅱ区。已知单个离子的质量为m、电荷量为2e,刚进入Ⅱ区时速度方向与x轴正方向的夹角为θ=60°，在Ⅱ区域电场中的位移方向与y轴负方向夹角为θ=60°。忽略离子间的相互作用，不计重力。
（1）求氙离子进入加速电场时的速度大小vs；
（2）求Ⅱ区域电场强度E的大小；
（3）求Ⅱ区宽度L；
（4）保持上述条件不变，撤掉Ⅲ区中电场，并分为左右两部分，分别填充磁感应强度大小均为B'；方向相反且平行y轴的匀强磁场，氙离子仍能经D点进入Ⅱ区，求磁感应强度大小B'。
【考点】带电粒子由磁场进入电场中的运动．
【答案】（1）氙离子进入加速电场时的速度大小为2；
（2）Ⅱ区域电场强度E的大小为；
（3）Ⅱ区宽度为4d；
（4）磁感应强度大小为。
4
B
2
e
2
d
2
3
m
2
-
e
U
m
（2）Ⅱ区域电场强度E的大小为
16
B
2
ed
m
（3）Ⅱ区宽度为4d；
（4）磁感应强度大小为
7
3
20
π
B
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：146引用：1难度：0.1
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1．在如图所示的平面直角坐标系中，第二象限内存在水平向左的匀强电场，在x轴上有两个粒子源A、B，沿y轴正向以相同速度同时发射质量相同、电荷量相同的带负电的粒子，粒子源A、B的坐标分别为xA=-9L、xB=-4L。通过电场后A、B两处发射的粒子分别从y轴上的C、D两点（图中未画出）进入第一象限。不计粒子重力及粒子间的相互作用。
（1）设C、D两点坐标分别为（0，yC）、（0，yD），求yC、yD的比值；
（2）若第一象限内未加任何场，两处粒子将在第一象限内某点相遇，求相遇点的横坐标；
（3）若第一象限内y＞yC区域，加上垂直于坐标平面方向向里的匀强磁场（图中未画出），两处粒子最终将从磁场飞出，求两处粒子飞出位置间的距离。发布：2024/12/29 20:30:1组卷：25引用：3难度：0.4 -
2．如图，在xOy坐标系中的第一象限内存在沿x轴正方向的匀强电场，第二象限内存在方向垂直纸面向外磁感应强度B=的匀强磁场，磁场范围可调节（图中未画出）。一粒子源固定在x轴上M（L，0）点，沿y轴正方向释放出速度大小均为v0的电子，电子经电场后从y轴上的N点进入第二象限。已知电子的质量为m,电荷量的绝对值为e,ON的距离3mv02eL，不考虑电子的重力和电子间的相互作用，求：233L
（1）第一象限内所加电场的电场强度；
（2）若磁场充满第二象限，电子将从x轴上某点离开第二象限，求该点的坐标；
（3）若磁场是一个圆形有界磁场，要使电子经磁场偏转后通过x轴时，与y轴负方向的夹角为30°，求圆形磁场区域的最小面积。发布：2024/12/29 23:30:1组卷：253引用：5难度：0.3 -
3．在“质子疗法”中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死细胞。如图所示，质量为m、电荷量为q的质子从极板A处由静止加速，通过极板A1中间的小孔后进入速度选择器，并沿直线运动。速度选择器中的匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B=0.01T，极板CC1间的电场强度大小为E=1×105N/C。坐标系xOy中yOP区域充满沿y轴负方向的匀强电场Ⅰ，xOP区域充满垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ，OP与x轴夹角a=30°。匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小B1，且1T≤B1≤1.5T。质子从（0，d）点进入电场Ⅰ，并垂直OP进入磁场Ⅱ。取质子比荷为，d=0.5m。求：qm=1×108C/kg
（l）极板AA1间的加速电压U；
（2）匀强电场Ⅰ的电场强度E1；
（3）质子能到达x轴上的区间的长度L（结果用根号表示）。发布：2024/12/29 20:30:1组卷：116引用：3难度：0.6
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