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题型：综合题题类：模拟题难易度：困难

新疆维吾尔自治区2022届高三下学期理综物理第二次诊断性测试试卷

如图，在x<0的区域存在方向沿x轴正方向的匀强电场，场强大小为E；在x>0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核 $\text{[math]}$ 和一个氘核 $\text{[math]}$ 先后从x轴上（-x，0）点以相同的动能射出，速度方向沿y轴正方向。已知 $\text{[math]}$ 进入磁场时，速度方向与y轴正方向的夹角为45°，并从坐标原点O处第一次射出磁场。 $\text{[math]}$ 的质量为m，电荷量为q。不计重力。求：

（1）、 $\text{[math]}$ 第一次进入磁场的位置到原点O的距离；

（2）、磁场的磁感应强度大小；

（3）、 $\text{[math]}$ 第一次离开磁场的位置到原点O的距离。

举一反三

托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，如图1，它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部产生的磁场可以把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内。图2为该磁约束装置的简化模型，两个圆心均在O点，半径分别为R和3R的圆环将空间分成区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ内无磁场，区域Ⅱ内有方向垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场。如图3所示区域Ⅰ中有一群电量为+q、质量为m的带电粒子沿各个方向运动，不计一切阻力与粒子重力。求：

（1）这群带电粒子都可以被约束在此装置内的最大速度v₁；

（2）带电粒子从点O沿着区域Ⅰ的半径方向射入环形磁场，能约束在此装置的最大速度v₂；

（3）带电粒子从点O沿着区域Ⅰ的半径方向射入环形磁场到第一次返回圆形区域Ⅰ，在区域Ⅱ运动的最长时间。

如图所示，在xOy平面内存在着磁感应强度大小均为B的匀强磁场，其中第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向外。第三象限内的磁场方向垂直纸面向里，P（-L，0），Q（0，-L）为坐标轴上的两个点。现有一电量为q、质量为m的带正电粒子（不计重力），以与x轴正向成45°的速度 $\text{[math]}$ 从P点射出，恰好经原点O并能到达Q点，则下列对粒子在PQ段运动描述正确的是（　　）

现代科技创新中，人们常常利用各种场来控制物体（或粒子）的运动轨迹，让其到达所需的位置。如图，某探究小组用下面装置来控制物体（粒子）的运动，在空间中建立三维直角坐标系 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 平面在水平面内）， $\text{[math]}$ 的区域内存在磁感应强度大小为B，方向沿z轴负方向的匀强磁场（未画出）。xOy平面内的轻弹簧一端固定在y轴上P点 $\text{[math]}$ 另一端连接一质量为 $\text{[math]}$ 的不带电小球a，将弹簧拉至水平后由静止释放a，a到达坐标原点O时速度恰好水平，其大小为 $\text{[math]}$ 。a到达坐标原点O时的瞬间与轻弹簧脱离做平抛运动，同时一带正电的粒子b从O点沿x轴正方向射入匀强磁场，速度为 $\text{[math]}$ ，粒子在磁场中运动的轨迹半径为R（未知），不计b粒子的重力，重力加速度大小为g。

（1）弹簧从水平摆至竖直过程中，求弹簧对a做的功；

（2）若某时刻a、b的速度相同且b粒子还未完成一次完整的圆周运动，求满足此情况下b的比荷；

（3）若b从O点出发时，在空间加上一沿z轴正方向的匀强电场，粒子将经过点 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，求匀强电场的大小。

2023年10月11日至14日，第九届中国二次离子质谱会议（SIMS China IX）在沈阳举行。某种质谱仪的磁场偏转部分如图所示，一个带正电的粒子经狭缝S后以速度 $\text{[math]}$ 垂直 $\text{[math]}$ 进入偏转磁场，最后打在荧光屏上的 $\text{[math]}$ 点。已知磁场的磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，方向垂直纸面向外。已知S、H两点间的距离为 $\text{[math]}$ ，粒子重力忽略不计。

（1）在图中标记圆心位置 $\text{[math]}$ ，并画出粒子在磁场中运动的轨迹；

（2）求带电粒子的比荷 $\text{[math]}$ ；

（3）求带电粒子在磁场中运动的时间 $\text{[math]}$ 。

如图所示，以 $\text{[math]}$ 为圆心，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B， $\text{[math]}$ 为一粒子源，能沿纸面内各个方向发射质量为m、带电量为 $\text{[math]}$ 、速度大小均为 $\text{[math]}$ 的粒子，下列说法正确的是（　　）

如图所示，虚线 $\text{[math]}$ 左侧空间存在与直流电源相连的两块正对平行金属板，两板间电压恒为U，板长为 $\text{[math]}$ ，板间距离为L，两板间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里； $\text{[math]}$ 右侧空间足够大区域内存在磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，方向也垂直纸面向里的匀强磁场。S为两板中轴线上的粒子源，能够沿中轴线射出初速度相同的同种带电粒子，沿直线穿过板间区域，从P点进入 $\text{[math]}$ 右侧区域并运动到M点， $\text{[math]}$ 间的距离为L。保持两板间电压U不变，撤掉 $\text{[math]}$ 左侧磁场，再次从S射出的粒子最终打在下板上某点A处（图中未画出）。不计粒子重力及粒子间的相互作用，忽略电场和磁场的边缘效应。求：

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