2022年高考物理三轮冲刺练习专题五 静电场和磁场综合计算题

一台质谱仪的工作原理如图所示．大量的甲、乙两种离子飘入电压力为U₀的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上．已知甲、乙两种离子的电荷量均为+q，质量分别为2m和m，图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹．不考虑离子间的相互作用．

如图所示，x轴上M点和N点的坐标分别是(0.5 m，0)、(2 m，0)，虚线MM′与y轴平行。在y轴和MM′之间加垂直纸面方向的匀强磁场，在N点固定一个正的点电荷 。现有一个质量 、电荷量的大小 的粒子，从y轴上某点沿x轴的正方向以初速度 进入磁场，在第四象限里一直做匀速圆周运动，最后从x轴上的Q点（没画出）射入第一象限，不计带电粒子的重力，粒子在磁场中运动时就不受在N点的固定点电荷影响。已知静电力常量k=9×10⁹ N·m²/C²。求：

如图所示，固定在水平面上的斜面倾角为α，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于斜面向上。将质量为m、带电量为+q的滑块轻轻放置在斜面上，求滑块稳定滑动时速度的大小和方向（与图中虚线之间的夹角）（斜面与滑块之间的动摩擦因数 ）

如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。

①求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；

②为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。

回旋加速器的工作原理如题15-1图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为+q，加在狭缝间的交变电压如题15-2图所示，电压值的大小为U_b。周期T= 。一束该粒子在t=0- 时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求：

①出折粒子的动能 ；②粒子从飘入狭缝至动能达到 所需的总时间 ；

③要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件.

质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L ， 如图所示．已知M、N两板间的电压为U ， 粒子的重力不计．求：匀强磁场的磁感应强度B.

如图所示，套在很长的绝缘直棒上的带正电的小球，其质量为m ， 带电荷量为＋q ， 小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，电场强度为E ， 磁感应强度为B ， 小球与棒的动摩擦因数为μ ， 求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度(设小球电荷量不变)。

如图所示，一个质量为m ， 电荷量为q的带正电的小球以速度v₀沿水平光滑绝缘平面向右运动．在运动的正前方向有一垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B ， 磁场左边有边界，右边无边界．当小球在磁场中离开平面向上升高h时，速度方向变为竖直向上，求此时小球所受洛伦兹力的大小和方向．（重力加速度为g）

如图，A、C两点分别位于x轴和y轴上，∠OCA=30°，OA的长度为L。在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以平行于y轴的方向从OA边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于OC边射出磁场，且粒子在磁场中运动的时间为t₀。不计重力。

①求磁场的磁感应强度的大小；

②若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场，恰好从OC边上的同一点射出磁场，求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和；

③若粒子从某点射入磁场后，其运动轨迹与AC边相切，且在磁场内运动的时间为 ，求粒子此次入射速度的大小。

匀强电场的场强；两板间的距离．