2018北京各区高考一模物理试题中的带电粒子在电场
发布时间：2018-07-18 来源：文档文库
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2018北京各区高考一模物理试题中的带电粒子在电场、磁场中的运动习题
1,（海淀区）23．（18分）在某项科研实验中，需要将电离后得到的氢离子（质量为m、电量为+e）和氦离子（质量为4m、电量为+2e）的混合粒子进行分离。小李同学尝试设计了如图12甲所示的方案：首先他设计了一个加速离子的装置，让从离子发生器逸出的离子经过P、Q两平行板间的电场加速获得一定的速度，通过极板上的小孔后进入极板右侧的匀强磁场中，经磁场偏转到达磁场左侧边界的不同位置，被离子接收器D接收从而实现分离。P、Q间的电压为U，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，装置放置在真空环境中，不计离子之间的相互作用力及所受的重力，且离子进入加速装置时的速度可忽略不计。求：
（1）氢离子进入磁场时的速度大小；
（2）氢、氦离子在磁场中运动的半径之比，并根据计算结果说明该方案是否能将两种离子分离；
（3）小王同学设计了如图12乙所示的另一方案：在Q板右侧空间中将磁场更换为匀强电场，场强大小为E，离子垂直进人电场。请你论证该方案能否将两种离子分离。
2，（西城区）24．（20分）
物理学是探索自然界最基本、最普遍规律的科学，在不同情景中发生的物理过程往往遵循着相同的规律。请应用所学的物理知识，思考并解决以下问题。 （1） 带电小球B静止在无限大的光滑绝缘水平面上，带同
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种电荷的小球A从很远处以初速度v0向B球运动， A的速度始终沿着两球的连线方向，如图1所示。两 球始终未能接触。AB间的相互作用视为静电作用。
a. 从加速度和速度的角度，说明B球在整个过程中的运动情况；
b. 已知A、B两球的质量分别为m1和m2，求B球最终的速度大小vB。 （2）光滑的平行金属导轨MN、PQ固定在水平地面上，整个空间存在竖直向下的匀强磁场，两根相同的金属棒ab和cd垂直放置在导轨
A 图1 B
上，如图2所示。开始时cd棒静止，ab棒以初速度v0沿导轨向右运动。随后cd棒也运动起来，两棒始终未能相碰，忽略金属棒中感应电流产生的磁场。
a. 已知两根金属棒的质量均为m，求cd棒最终获得的动能Ek；
b. 图3是图2的俯视图。请在图3中画出
ab、cd棒在达到最终状态之前，棒内自由电子所受洛伦兹力的示意图；并从微观的角度，通过计算分析说明，在很短的时间△t内，ab棒减少的动能是否等于cd棒增加的动能。
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3,（门头沟区）22.（16分）如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子，先在正交的电磁场中做匀速直线运动,穿过边界MN后进入垂直纸面向外的匀强磁场中做匀速圆周运动。已知匀强电场的电场强度为E，边界MN两侧匀强磁场的磁感应强度大小都为B，不计带电粒子所受重力。求
（1）带电粒子运动的速度大小v；
M （2）粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T。
B E B
+ v
N
4，（密云区）23．（18分）
如图所示，电场强度为E、方向平行于纸面的匀强电场分布在宽度为L的区域内，一个离子以初速度v0垂直于电场方向射入匀强电场中，穿出电场区域时发生的侧移量为h。在同样的宽度范围内，若改用方向垂直于纸面的匀强磁场，使同样的离子以相同的初速度穿过磁场区域时发生的侧移量也为h，即两次入射点与出射点均相同，不计离子所受重力。
（1）求该离子的电性和比荷（即电荷量q与其质量m的比值）； （2）求匀强磁场磁感应强度B的大小和方向；
（3）试分析说明离子在电场和磁场中运动的轨迹是否重合，末速度是否相同。
5，（大兴区）22 