高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)壓軸難題二輪復(fù)習(xí)及答案(更新版)
【正文】 的夾角為θ，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中：，加速度： ，解得：；（3）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：，解得：，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角：，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：，解得：.8．如圖所示，半徑為r的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ與x軸相切于坐標(biāo)系的原點(diǎn)O，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，方向垂直于紙面向外．磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ右側(cè)有一長(zhǎng)方體加速管，加速管底面寬度為2r，軸線(xiàn)與x軸平行且過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ的圓心，左側(cè)的電勢(shì)比右側(cè)高．在加速管出口下側(cè)距離2r處放置一寬度為2r的熒光屏．加速管右側(cè)存在方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ．在O點(diǎn)處有一個(gè)粒子源，能沿紙面向y0的各個(gè)方向均勻地發(fā)射大量質(zhì)量為m、帶電荷量為q且速率相同的粒子，其中沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子，恰能沿軸線(xiàn)進(jìn)入長(zhǎng)方形加速管并打在熒光屏的中心位置．（不計(jì)粒子重力及其相互作用）（1）求粒子剛進(jìn)入加速管時(shí)的速度大小v0；（2）求加速電壓U；（3）若保持加速電壓U不變，磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B= B0，求熒光屏上有粒子到達(dá)的范圍？【來(lái)源】江蘇省揚(yáng)州市高郵市2018－2019學(xué)年度第二學(xué)期高三年級(jí)階段性物理調(diào)研試題【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】由運(yùn)動(dòng)方向通過(guò)幾何關(guān)系求得半徑，進(jìn)而由洛倫茲力作向心力求得速度；再由幾何關(guān)系求得半徑，由洛倫茲力作向心力聯(lián)立兩式求得粒子速度，應(yīng)用動(dòng)能定理求得加速電壓；先通過(guò)幾何關(guān)系求得粒子在加速管中的分布，然后由粒子運(yùn)動(dòng)的半徑及幾何關(guān)系求得可打在熒光屏上的粒子范圍；【詳解】解：(1)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ內(nèi)粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑為：(2)粒子在磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ的軌道半徑為: 又由動(dòng)能定理得：解得：(3)粒子經(jīng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ后，其速度方向均與x軸平行；經(jīng)證明可知： OO1CO2是菱形，所以CO2和y軸平行，v和x軸平行磁場(chǎng)Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2減小10%，即 ，熒光屏上方?jīng)]有粒子到達(dá)的長(zhǎng)度為:即熒光屏上有粒子到達(dá)的范圍是：距上端處到下端，總長(zhǎng)度9．“801所”設(shè)計(jì)的磁聚焦式霍爾推進(jìn)器可作為太空飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)，其原理如下：系統(tǒng)捕獲宇宙中大量存在的等離子體(由電量相同的正、負(fù)離子組成)經(jīng)系統(tǒng)處理后．從下方以恒定速率v1,向上射入有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I內(nèi)．當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)后．自動(dòng)關(guān)閉區(qū)域I系統(tǒng)(關(guān)閉粒子進(jìn)入通道、撤去磁場(chǎng)B1)．區(qū)域Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)右邊界是直徑為D、與上下極板相切的半圓(圓與下板相切于極板中央A)．放在A處的放射源能夠向各個(gè)方向均勻發(fā)射速度大小相等的氙原子核，氙原子核經(jīng)過(guò)該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經(jīng)過(guò)柵極MN、PQ之間的電場(chǎng)加速后從PQ噴出．在加速氙原子核的過(guò)程中探測(cè)器獲得反向推力(不計(jì)氙原子核、等離子體的重力．不計(jì)粒子之間相互作用與相對(duì)論效應(yīng))．已知極板長(zhǎng)RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q，求：(1)當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)時(shí)，其電場(chǎng)強(qiáng)度E多大．(2)氙原子核從PQ噴出時(shí)的速度大小v2．(3)因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度減半并分布在整個(gè)區(qū)域Ⅱ中，求能進(jìn)入?yún)^(qū)域I的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比．【來(lái)源】【全國(guó)市級(jí)聯(lián)考】湖南省衡陽(yáng)市2018屆高三下學(xué)期第三次聯(lián)考理綜物理試題【答案】（1）E=v1B
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