人教专题07 带电粒子在复合场中的运动 【练】（解析版）.docx

专题07带电粒子在复合场中的运动
一、单选题
1．（2022·河北邯郸·二模）如图所示，氕、氘、氚三种核子分别从静止开始经过同一加速电压（图中未画出）加速，再经过同一偏转电压偏转后进入垂直于纸面向里的有界匀强磁场，氕的运动轨迹如图。则氕、氘、氚三种核子射入磁场的点和射出磁场的点间距最大的是（　　）
A．氕 B．氘 C．氚 D．无法判定
【答案】C
【详解】带电粒子射出加速电场时速度由
射出偏转电场的偏转角为，运动轨迹如图所示，
有
又洛伦兹力提供向心力
得
由几何关系得
氕、氘、氚三种核子，氚比荷最小，故射入磁场的点和射出磁场的点间距最大，C正确。
故选C。
2．（2022·北京·清华附中模拟预测）半导体芯片制造中，常通过离子注入进行掺杂来改变材料的导电性能。如图是离子注入的工作原理示意图，离子经电场加速后沿水平方向进入速度选择器，通过速度选择器的离子经过磁分析器和偏转系统，注入水平面内的晶圆（硅片）。速度选择器中的电场强度的大小为E、方向竖直向上。速度选择器、磁分析器中的磁感应强度方向均垂直纸面向外，大小分别为B1、B2。偏转系统根据需要加合适的电场或者磁场。磁分析器截面的内外半径分别为R1和R2，入口端面竖直，出口端面水平，两端中心位置M和N处各有一个小孔；偏转系统下边缘与晶圆所在水平面平行，当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的O点（即图中坐标原点）。整个系统置于真空中，不计离子重力及其进入加速电场的初速度。下列说法正确的是（　　）
A．可以利用此系统给晶圆同时注入带正电离子和带负电的离子
B．从磁分析器下端孔N离开的离子，其比荷为
C．如果偏转系统只加沿x轴正方向的磁场，则离子会注入到x轴正方向的晶圆上
D．只增大加速电场的电压，可使同种离子注入到晶圆更深处
【答案】B
【详解】A．由左手定则可知，只有正离子才能通过磁分析器，负离子不能通过磁分析器，故A错误；
B．离子通过速度选择器时，有
解得速度
离子在磁分析器中，有
由几何关系得
联立可得
故B正确；
C．如果偏转系统只加沿x轴正方向的磁场，由左手定则可知离子向轴正方向偏转，故C错误；
D．只增大加速电场的电压，则粒子速度不满足
无法做匀速直线运动通过速度选择器，所以不一定能到达圆晶处，故D错误。
故选B。
3．（2022·福建龙岩·三模）扫描机器是医院常用的检测仪器，图示是某种机主要部分的剖面图。电子束从电子枪射出，进入两极之间的加速电场，加速后进入由偏转线圈产生的偏转磁场，磁场方向垂直于纸面。电子束沿带箭头的实线所示的方向前进，最终打到靶上P点，产生的射线（如图中带箭头的虚线所示）照射受检人员后到达探测器。下列说法正确的是（　　）
A．偏转磁场的方向垂直于纸面向外
B．靶产生的射线是由于原子的内层电子受电子束的激发而产生的
C．若只减小偏转磁场的磁感应强度大小，P点一定向左移
D．若同时增大之间的加速电压和偏转磁场的磁感应强大小，P点一定向左移
【答案】B
【详解】A．根据左手定则可知，偏转磁场的方向垂直于纸面向里，A错误；
B．靶产生的射线是由于原子的内层电子受电子束的激发而产生的，B正确；
C．根据洛伦兹力提供向心力
可得
若只减小偏转磁场的磁感应强度大小，电子在磁场中的轨迹半径增大，点向右移，C错误；
D．电子经过加速电场，根据动能定理
解得
电子在磁场中的半径为
若同时增大之间的加速电压和偏转磁场的磁感应强大小，电子在磁场中的轨迹半径可能增大、减小或者不变，点可能向右移、向左移或者不变，D错误；
故选B。
4．（2022·北京密云·一模）如图为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁感应强度可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）
A．仅增大电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变小
B．仅增大电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期变大
C．仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变小
D．同时增大电子枪的加速电压和励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期可能不变
【答案】C
【详解】AB．根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是顺时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有
解得
周期为
可知增大电子枪加速电压，电子束的轨道半