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题型：解答题题类：难易度：困难

湖南省怀化市2024届高三下学期第二次模拟考试物理试题

如图，在空间中建立固定的直角坐标系xOy，并施加垂直平面xOy的匀强磁场和平行y轴的匀强电场，磁感应强度大小为B。将质量为m，带电量为q（q>0）的粒子从坐标原点O沿x轴正方向以速度v抛出，粒子将做匀速度直线运动。不计粒子的重力。

（1）求电场强度的大小；

（2）若将粒子从坐标原点O静止释放，求粒子此后运动过程中达到最大速度时的位置坐标；

（3）若将粒子从坐标原点O静止释放，当粒子速度第一次达到最大值时撤去电场，求粒子此后运动的轨迹方程。

举一反三

如图所示，在平面直角坐标系xOy中， $\text{[math]}$ 四点的坐标分别为 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 内（包含边界）有垂直坐标平面向里的匀强磁场（磁感应强度大小B未知）；第Ⅰ、Ⅳ象限（含y轴）存在电场强度大小相同的匀强电场，方向分别沿y轴负方向和正方向。质量为m、电荷量为 $\text{[math]}$ 的带电粒子在坐标平面内从P点沿与x轴负方向成θ角的方向射入第Ⅰ象限，经电场偏转后从Q点以速率 $\text{[math]}$ 垂直y轴射进磁场，经磁场偏转后恰好未从SK边界射出磁场，然后粒子分别第二次通过x轴、y轴。粒子重力不计，整个装置处于真空中。

在竖直平面内存在垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场区域，在磁场左侧存在竖直向上的匀强电场，电场强度大小未知，电场区域的宽度为d。如图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以大小为v₀的初速度沿与竖直方向成30°角的方向斜向下进入电场，经过电场作用，粒子的速度方向改变60°后恰好从电场与磁场的切点进入磁场，在磁场中经过磁场作用后正好以原来进入电场的速度方向离开磁场，不计带电粒子受到的重力，下列说法正确的是（　　）

两水平放置的平行金属板M、N如图甲所示，板长L=0.4m，板间距d=0.4m。两金属板间加如图乙所示的电压U_MN ，忽略电场的边缘效应。在金属板右侧有一矩形磁场区域abcd，ab=0.4m，ad=0.8m，O'为ad边的中点，磁场边界ad与金属板垂直，磁感应强度大小 $\text{[math]}$ ，方向垂直纸面向里。在极板左端有一粒子源，不断地向右沿着与两板等距的水平线OO'发射比荷 $\text{[math]}$ 、初速度大小 $\text{[math]}$ 的带负电粒子，忽略粒子受到的重力以及它们之间的相互作用，每个粒子在金属板间运动时电压可视为定值。零时刻射入平行板间的粒子恰好能经过b点，求：

如图所示，空间存在正方体区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，三个区域的侧面竖直，中轴线在同一水平线上。区域Ⅰ中存在水平向右的加速电压 $\text{[math]}$ ；区域Ⅱ中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，区域Ⅱ中前后表面为两带电金属板，后表面带正电，前表面带负电，电势差的大小为 $\text{[math]}$ ，间距 $\text{[math]}$ ；区域Ⅲ中的平面 $\text{[math]}$ 将该区域分成两个三棱柱，三棱柱 $\text{[math]}$ 中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ （大小未知），三棱柱 $\text{[math]}$ 中存在与平面 $\text{[math]}$ 平行由 $\text{[math]}$ 指向 $\text{[math]}$ 的匀强电场，电场强度大小为 $\text{[math]}$ 。一比荷为 $\text{[math]}$ 的带正电的粒子由区域Ⅰ左侧面的中心 $\text{[math]}$ 点静止释放，经区域Ⅰ中的电场加速后沿直线穿过区域Ⅱ，最终由区域Ⅲ左侧表面的中心垂直该侧面进入区域中，粒子经时间 $\text{[math]}$ 第一次运动到 $\text{[math]}$ 面，且此时的速度与 $\text{[math]}$ 边平行。已知区域Ⅲ的 $\text{[math]}$ 边界足够大，忽略粒子的重力。求：

（1）区域Ⅰ中的电压 $\text{[math]}$ ；

（2）三棱柱 $\text{[math]}$ 中磁感应强度 $\text{[math]}$ 的大小；

（3）粒子从射入区域Ⅲ到第四次通过 $\text{[math]}$ 面的时间以及第二次与第四次通过 $\text{[math]}$ 面上位置的间距。

如图所示，空间存在竖直方向的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ ，电场强度大小可调。一带电小球从O点正上方2m处以初速度 $\text{[math]}$ 水平抛出。已知小球质量为 $\text{[math]}$ ，电量为 $\text{[math]}$ ，则其能经过O点时的最大动能约为（　　）

质谱仪可以用来测量离子的比荷，为了消除离子初速度的影响，某研究小组设计了如图所示的质谱仪。平行金属板板长为l，中心Z与准直孔 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 共线， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 连线与平行板轴线ZO夹角为 $\text{[math]}$ 。一束正离子经过准直孔射入偏转电场，调节偏转电场大小，使得入射速度最大的离子恰从O点沿ZO方向以速度 $\text{[math]}$ 射出电场，之后保持电场不变。电场右侧存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。电场和磁场被与ZO方向垂直的挡板D隔离，挡板D上开有一小圆孔，圆心在O点，半径为b、通过小孔的离子进入磁场后经偏转打在荧光屏上，其余被挡板吸收并中和，已知入射速度最大的离子打在荧光屏上距O点的距离为 $\text{[math]}$ 。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，忽略场的边界效应、离子的重力和离子间的相互作用。

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