2020-2021学年江苏省南京师大附中高一（上）训练物理试卷（第4讲 带电粒子在复合场、交变电磁场中的运动（2））

一、例题讲解

• 1．如图a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷

  q

  m

  =10⁶C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过

  π

  15

  ×10^-5s后，电荷以v₀=1.5×10⁴m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图b所示规律周期性变化（图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t=0时刻）．求：
  
  （1）匀强电场的电场强度E的大小；（保留2位有效数字）
  （2）图b中t=

  4

  π

  5

  ×10^-5s时刻电荷与O点的水平距离；
  （3）如果在O点右方d=68cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间．（sin37°=0.60，cos37°=0.80）（保留2位有效数字）
  组卷：118引用：13难度：0.5

  解析

• 2．图甲所示为一种获得高能粒子的装置。环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为m、电量为q的粒子在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的极板。原来电势都为零，每当粒子飞经A板时，A板电势升高为+U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变。
  
  （1）设t=0时粒子静止在A板小孔处，在电场作用下加速，并绕行第一圈。求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能E_n；
  （2）为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增。求粒子绕行第n圈时的磁感应强度B；
  （3）求粒子绕行n圈所需的总时间t（设极板间距远小于R）；
  （4）在图乙中画出A板电势U与时间t的关系（从t=0起画到粒子第4次离开B板时即可）；
  （5）在粒子绕行的整个过程中，A板电势是否可以始终保持为+U？为什么？
  组卷：17引用：1难度：0.4

  解析

三、课后同步练习

• 7．如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒。在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能E_k随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是（　　）

  A．在Ek-t图象中应有t4-t3＜t3-t2＜t2-t1

  B．高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1

  C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大

  D．要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径
  组卷：73引用：1难度：0.6

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• 8．如图甲所示，竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，电场和磁场的范围足够大，电场强度E=40N/C，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，选定磁场垂直纸面向里为正方向。t=0时刻，一质量m=8×10^-4kg、电荷量q=+2×10^-4C的微粒在O点具有竖直向下的速度v=0.12m/s,O′是挡板MN上一点，直线OO′与挡板MN垂直，取g=10m/s²．求：
  
  （1）微粒再次经过直线OO′时与O点的距离；
  （2）微粒在运动过程中离开直线OO′的最大高度；
  （3）水平移动挡板，使微粒能垂直到挡板上，挡板与O点间的距离应满足的条件。
  组卷：384引用：14难度：0.5

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