高考物理速度選擇器和回旋加速器解題技巧和訓(xùn)練方法及練習(xí)題-全文預(yù)覽
【正文】 后再次到達(dá)兩盒間的狹縫?；匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D甲所，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。角進(jìn)入第四象限，M點(diǎn)為粒子第二次通過x軸的位置．已知OD距離為L(zhǎng)，不計(jì)粒子重力．求：（1）粒子運(yùn)動(dòng)的初速度大小和勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小．（2）DM間的距離．（結(jié)果用m、q、v0、L和B表示）【答案】（1） （2） 【解析】【詳解】（1）、粒子在板間受電場(chǎng)力和洛倫茲力做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子初速度為v0，由平衡條件有：qv0B=qE…①粒子在第一象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為O1，半徑為R，軌跡如圖，由幾何關(guān)系知R＝ …②由牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式有：qv0B＝m…③由②③式解得：v0＝…④由①④式解得：E＝ …⑤（2）、由題意可知，粒子從D進(jìn)入第四象限后做類平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖，設(shè)粒子從D到M的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，將運(yùn)動(dòng)分解在沿場(chǎng)強(qiáng)方向和垂直于場(chǎng)強(qiáng)的方向上，則粒子沿DG方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移為：＝v0t…⑥粒子沿DF方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移為： …⑦由幾何關(guān)系可知：， …⑧由⑤⑥⑦⑧式可解得．【點(diǎn)睛】此類型的題首先要對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分段，然后對(duì)物體在各段中進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)的分析，進(jìn)行列式求解。（1）求粒子沿極板的中線飛入的初速度v0；（2）求圓形區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大??；（3）在其他條件都不變的情況下，將極板間的磁場(chǎng)B1撤去，為使粒子飛出極板后不能進(jìn)入圓形區(qū)域的磁場(chǎng)，求圓形區(qū)域的圓心O離極板右邊緣的水平距離d應(yīng)滿足的條件．【答案】（1）v0=2107m/s（2）B2=（3）m （或m ）【解析】【分析】（1）抓住粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡求出粒子的初速度．（2）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)幾何關(guān)系求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑，結(jié)合半徑公式求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小．（3）粒子在板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，離開極板后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由類平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)與勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以求出d需要滿足的條件．【詳解】（1）粒子在極板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：，代入數(shù)據(jù)解得：．（2）設(shè)粒子的初速度大小為v，粒子在極板間勻速直線運(yùn)動(dòng)，則：設(shè)粒子在圓形區(qū)域磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由牛頓第二定律得：粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子速度方向偏轉(zhuǎn)了60176。求:(1)判斷所加磁場(chǎng)的方向；(2)電子經(jīng)加速后射入極板C、D的速度v；(3)電子的比荷(結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。求：(1)離子速度v的大小；(2)離子的比荷q/m。圖中右邊有一半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面朝里。平行金屬板中間有一粒子發(fā)射源，可以沿水平方向發(fā)射出電性不同的兩種帶電粒子，改變電源電壓，當(dāng)電源電壓為U時(shí)，粒子恰好能沿直線飛出平行金屬板，粒子離開平行金屬板后進(jìn)入有界磁場(chǎng)后分成兩束，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好同時(shí)從兩邊界離開磁場(chǎng)，而且從磁場(chǎng)右邊界離開的粒子的運(yùn)動(dòng)方向恰好與磁場(chǎng)邊界垂直，粒子之間的相互作用不計(jì)，粒子的重力不計(jì)，試求：(1)帶電粒子從發(fā)射源發(fā)出時(shí)的速度；(2)兩種粒子的比荷和分別是多少；(3)帶正電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑?！敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】【詳解】（1）粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：qυB1＝q解得υ＝；（2）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：由幾何知識(shí)得：r＝＝粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得qυB2＝m，解得：＝（3）MN與擋板之間的最小距離：d＝r﹣rsinα＝答：（1）射出粒子的速率為；（2）射出粒子的比荷為；（3）MN與擋板之間的最小距離為。求：（1）射出粒子的速率；（2）射出粒子的比荷；（3）MN與擋板之間的最小距離。金屬板右側(cè)有一邊界寬度為d的無(wú)限長(zhǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B、方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)邊界與水平方向的夾角為60176。＝ 根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式:T＝ 可得帶負(fù)電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t1＝帶正電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t2＝ 根據(jù)題意可知:t1＝t2聯(lián)立以上各式，可得＝＝（3）帶正電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為:r2＝ 解得:r2＝4．如圖中左邊有一對(duì)平行金屬板，兩板相距為d，電壓為U，兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向與金屬板面平行并垂直于紙面朝里。不計(jì)重力。若兩極板C、D間無(wú)電壓，電子將打在熒光屏上的O點(diǎn)，若在兩極板間施加電壓U，則離開極板區(qū)域的電子將打在熒光屏上的P點(diǎn)；若再在極板間施加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點(diǎn)又回到O點(diǎn)，已知極板的長(zhǎng)度L1=，C、D間的距離d=，極板的右端到熒光屏的距離L2=，U=200V，B=10－4T
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