高考物理速度選擇器和回旋加速器的基本方法技巧及練習(xí)題及練習(xí)題(存儲版)
【正文】 時間內(nèi)，粒子沿y軸方向通過的位移大小聯(lián)立解得由于故帶電粒子離開磁場后不會通過x軸，帶電粒子到x軸的最小距離2．如圖，正方形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，已知該區(qū)域的邊長為。虛線OA位于第一象限，與y軸正半軸的夾角θ=60176。3．某粒子源向周圍空間輻射帶電粒子，工作人員欲通過質(zhì)譜儀測量粒子的比荷，如圖所示，其中S為粒子源，A為速度選擇器，當(dāng)磁感應(yīng)強度為B1，兩板間電壓為U，板間距離為d時，僅有沿軸線方向射出的粒子通過擋板P上的狹縫進入偏轉(zhuǎn)磁場，磁場的方向垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強度大小為B2，磁場右邊界MN平行于擋板，擋板與豎直方向夾角為α，最終打在膠片上離狹縫距離為L的D點，不計粒子重力。求：(1)離子速度v的大小；(2)離子的比荷q/m。（3）見解析【解析】【分析】【詳解】（1）粒子僅在狹縫間由電場加速，繞行過程中僅受洛倫茲力作用，洛倫茲力不會對粒子做功，根據(jù)動能定理： 每次動能的增量為：（2）a．在D形盒中洛倫茲力作向心力，磁感應(yīng)強度不需要改變，當(dāng)?shù)趎次穿過MN兩板間開始作第n圈繞行時第n圈的半徑ｂ．同步加速器因其旋轉(zhuǎn)半徑始終保持不變，因此磁場必須周期性遞增，洛倫茲力作向心力 ， ， 所以第n圈繞行的磁感應(yīng)強度為：（3）經(jīng)典回旋加速器不能做到回旋加速，同步加速器仍然能做到回旋加速。則下列說法正確的是( )A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πRfB．質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C．質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為∶1D．不改變磁感應(yīng)強度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能用于a粒子加速【答案】AC【解析】【詳解】A．質(zhì)子出回旋加速器的速度最大，此時的半徑為R，則：所以最大速度不超過2πfR。故選AC。(3) 【解析】【詳解】（1）粒子在磁場中運動時滿足： 當(dāng)被加速的速度達到最大時滿足：r=R則解得（2）粒子在電場中被加速，每次經(jīng)過電場時得到的能量為Uq，則： 解得（3）由左手定則可知，粒子帶負電；要想使得帶電粒子在加速器邊緣恰好能偏轉(zhuǎn)至圓環(huán)區(qū)域外邊緣，則粒子運動的軌道半徑 ；由解得13．質(zhì)譜儀是一種研究帶電粒子的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示．粒子源S產(chǎn)生的帶正電的粒子首先經(jīng)M、N兩帶電金屬板間的勻強電場加速，然后沿直線從縫隙O垂直于磁場方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，在磁場中經(jīng)過半個圓周打在照相底片上的P點．已知M、N兩板問的距離為d，電場強度為E．設(shè)帶正電的粒子進入電場時的速度、所受重力及粒子間的相互作用均可忽略．（1）若粒子源產(chǎn)生的帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，求這些帶電粒子離開電場時的速度大小；（2）若粒子源產(chǎn)生的帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，其打在照相底片上的P點與縫隙O的距離為y，請推導(dǎo)y與m的關(guān)系式；（3）若粒子源S產(chǎn)生的帶正電的粒子電荷量相同而質(zhì)量不同，這些帶電粒子經(jīng)過電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)后，將打在照相底片上的不同點．現(xiàn)要使這些點的間距盡量大一些，請寫出至少兩項可行的措施．【答案】（1）若粒子源產(chǎn)生的帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，這些帶電粒子離開電場時的速度大小為；（2）若粒子源產(chǎn)生的帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，其打在照相底片上的P點與縫隙O的距離為y，y與m的關(guān)系式為；（3）若粒子源S產(chǎn)生的帶正電的粒子電荷量相同而質(zhì)量不同，這些帶電粒子經(jīng)過電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)后，將打在照相底片上的不同點．現(xiàn)要使這些點的間距盡量大一些，請寫出至少兩項可行的措施①增加電場強度，保持其它條件不變 ②減小磁感應(yīng)強度，保持其它條件不變．【解析】解：（1）設(shè)帶電粒子離開電場時的速度大小為v，根據(jù)動能定理解得（2）設(shè)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R，根據(jù)牛頓第二定律由幾何關(guān)系可知 y=2R解得（3）可行的措施：①增加電場強度，保持其它條件不變②減小磁感應(yīng)強度，保持其它條件不變答：（1）若粒子源產(chǎn)生的帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，這些帶電粒子離開電場時的速度大小為；（2）若粒子源產(chǎn)生的帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，其打在照相底片上的P點與縫隙O的距離為y，y與m的關(guān)系式為；（3）若粒子源S產(chǎn)生的帶正電的粒子電荷量相同而質(zhì)量不同，這些帶電粒子經(jīng)過電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)后，將打在照相底片上的不同點．現(xiàn)要使這些點的間距盡量大一些，請寫出至少兩項可行的措施①增加電場強度，保持其它條件不變 ②減小磁感應(yīng)強
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