專(zhuān)題提升練23帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及其在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用梯級(jí)Ⅰ基礎(chǔ)練1.回旋加速器使人類(lèi)對(duì)高能粒子的獲得取得了跨越性的進(jìn)步，圖為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，A、C板間有電場(chǎng)，虛線(含A、C板)之外的D形盒區(qū)域有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.A、C間電場(chǎng)為交變電場(chǎng)B.帶電粒子每一次加速前后，速度增加量相同C.粒子從離開(kāi)A板到再次回到A板，其間被加速兩次D.加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)2.(多選)如圖，水平虛線下方有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，虛線上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P為虛線上的一點(diǎn)，從O點(diǎn)沿OP方向先后射出初動(dòng)能分別為E0和2E0的兩個(gè)質(zhì)子，它們第一次經(jīng)過(guò)虛線上的位置分別為M1、M2，第二次經(jīng)過(guò)虛線上的位置分別為N1、N2，M1、M2、N1、N2圖中未畫(huà)出，已知O、P連線垂直于電場(chǎng)也垂直于磁場(chǎng)，則()A.PM1=PM2 B.PM1>PM2C.M2N2<M1N1 D.M2N2=2M1N13.(多選)(2025·茂名模擬)如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成。若靜電分析器通道中心線的半徑為R，通道內(nèi)均勻輻射電場(chǎng)在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向外。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后沿中心線通過(guò)靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，下列說(shuō)法正確的是()A.加速電場(chǎng)的電壓U=12B.極板M比極板N電勢(shì)高C.直徑PQ=2BqmERD.若一群離子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)上述過(guò)程都落在膠片上同一點(diǎn)，則該群離子有相同的質(zhì)量梯級(jí)Ⅱ能力練4.(2025·湛江模擬)如圖所示，距離為L(zhǎng)的豎直虛線P與Q之間分布著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，A為虛線P上一點(diǎn)，C為虛線Q上一點(diǎn)，水平虛線CD與CF之間分布著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，虛線CF與虛線Q之間的夾角θ=30°，質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從A點(diǎn)以水平初速度v0射出，恰好從C點(diǎn)射入磁場(chǎng)，速度與水平方向的夾角也為θ，粒子重力可忽略不計(jì)。求:(1)粒子帶何種電荷?電場(chǎng)強(qiáng)度大小;(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑;(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。5.如圖，兩個(gè)半圓狀同心圓弧，分別交于坐標(biāo)軸上的a、b、c點(diǎn)和d、e、f點(diǎn)。大圓半徑為R0，輻向電場(chǎng)(電場(chǎng)方向由原點(diǎn)O向外)分布于兩圓弧之間，其間的電勢(shì)差為U0;圓弧abc內(nèi)為無(wú)場(chǎng)區(qū)。半圓弧def外側(cè)區(qū)域有垂直紙面向里的足夠大勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其上邊界在y=2R0處，O點(diǎn)處有一粒子源，可以在xOy平面內(nèi)向x軸上方各個(gè)方向均勻射出帶正電的粒子(粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q)，初速度均為qU0m，先后經(jīng)過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)粒子的重力以及粒子之間的相互作用(1)粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的速度;(2)某粒子初速度方向與x軸正方向夾角為45°，恰能從磁場(chǎng)上邊界垂直射出，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B1為多少;(3)調(diào)節(jié)不同的磁感應(yīng)強(qiáng)度，則能從磁場(chǎng)上邊界垂直射出的粒子的運(yùn)動(dòng)半徑不同。其中半徑最小時(shí)對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2為多少。6.(2024·甘肅卷)質(zhì)譜儀是科學(xué)研究中的重要儀器，其原理如圖所示。Ⅰ為粒子加速器，加速電壓為U;Ⅱ?yàn)樗俣冗x擇器，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1，方向沿紙面向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，方向垂直紙面向里;Ⅲ為偏轉(zhuǎn)分離器，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，方向垂直紙面向里。從S點(diǎn)釋放初速度為零的帶電粒子(不計(jì)重力)，加速后進(jìn)入速度選擇器做直線運(yùn)動(dòng)、再由O點(diǎn)進(jìn)入分離器做圓周運(yùn)動(dòng)，最后打到照相底片的P點(diǎn)處，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示。(1)粒子帶正電還是負(fù)電?求粒子的比荷。(2)求O點(diǎn)到P點(diǎn)的距離。(3)若速度選擇器Ⅱ中勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小變?yōu)镋2(E2略大于E1)，方向不變，粒子恰好垂直打在速度選擇器右擋板的O'點(diǎn)上。求粒子打在O'點(diǎn)的速度大小。梯級(jí)Ⅲ創(chuàng)新練7.圖甲是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并與高頻電源相連。帶電粒子從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的速率v隨時(shí)間t變化如圖乙，已知tn時(shí)刻粒子恰射出回旋加速器，不考慮相對(duì)論效應(yīng)、粒子所受的重