【正文】
線運動,且速度不變的,依據(jù)qE2=B2qv解得:v=故A正確;B.質(zhì)子在Ⅰ、Ⅱ兩板間,在電場力作用下,做勻加速直線運動,根據(jù)動能定理,即為qU1=mv2,而質(zhì)子以相同的速度進(jìn)入Ⅱ、Ⅲ金屬板做勻速直線運動,則有v=,那么Ⅰ、Ⅱ兩板間電壓U1=故B正確;C.粒子通過Ⅰ、Ⅱ金屬板做勻加速直線運動,而在Ⅱ、Ⅲ金屬板做勻速直線運動,依據(jù)運動學(xué)公式,即有d=而d=vt2,那么它們的時間之比為2:1,故C錯誤;D.若將質(zhì)子換成α粒子,根據(jù)qU1=mv2導(dǎo)致粒子的比荷發(fā)生變化,從而影響α粒子在Ⅱ、Ⅲ金屬板做勻速直線運動,因此α粒子不能從O3射出,故D錯誤;故選AB.【點睛】考查粒子在復(fù)合場中做直線運動時,一定是勻速直線運動,并掌握動能定理與運動學(xué)公式的應(yīng)用,注意粒子何時勻加速直線運動與勻速直線運動是解題的關(guān)鍵.7.如圖所示,水平放置的兩塊帶金屬極板 a、b l ,板間距為 d ,板間存在著方向堅直向下、場強大小為 E 、 m 、電荷量為 q 的粒子,以水平速度 v 0 從兩極板的左端正中央沿垂直于電場、磁場的方向入極板間,. (1)求勻強磁場感應(yīng)強度 B 的大??; (2)若撤去磁場,粒子能從極板間射出,求粒子穿過電場時沿電場方向移動的距離; (3)若撤去磁場,并使電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍,粒子將打在下極板上,求粒子到達(dá)下極板時動能的大小. 【答案】(1) (2) (3)【解析】【分析】(1)粒子恰好做勻速直線運動,可知電場力與洛侖茲力平衡,可求磁感應(yīng)強度B;(2)粒子做類平拋運動,由運動分解方法,求解粒子穿過電場時沿電場方向移動的距離;(3)用動能定理求解粒子到達(dá)下極板時動能.【詳解】(1)帶電粒子勻速通過場區(qū)時受到的電場力與洛侖茲力平衡,qE=qv0B,解得磁感應(yīng)強度大小B=;(2)撤掉磁場后,粒子做類平拋運動,通過電場區(qū)偏轉(zhuǎn)的距離(3)設(shè)粒子運動到下極板時的動能大小為EK,根據(jù)動能定理得:q2Ed=Ekm在此角范圍內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場;OA與y軸負(fù)半軸所夾空間里存在與OA平行的勻強電場,電場強度大小E=10N/C。圖中右邊有一半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于紙面朝里。9.回旋加速器的工作原理如圖甲所示,置于真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間狹縫的間距為d,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直,被加速粒子的質(zhì)量為m,電荷量為+q,加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示,= .一束該種粒子在t=0~時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫,其初速度視為零.現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間,假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動,不考慮粒子間的相互作用.求:(1)出射粒子的動能Em;(2)粒子從飄入狹縫至動能達(dá)到Em所需的總時間t0;(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出,d應(yīng)滿足的條件.【答案】(1) (2) ;(3) d 【解析】【詳解】(1)粒子運動半徑為R時,有且解得(2)粒子被加速n次達(dá)到動能Em,則Em=nqU0粒子在狹縫間做勻加速運動,設(shè)n次經(jīng)過狹縫的總時間為Δt加速度勻加速直線運動由解得(3)只有在0~時間內(nèi)飄入的粒子才能每次均被加速則所占的比例為由,解得.10.勞倫斯和利文斯設(shè)計出回旋加速器,工作原理示意圖如圖所示。幫助小組成員完成下列計算:(1)本回旋加速器能將電荷加速到的最大速度是?(2)求要達(dá)到最大速度,粒子要經(jīng)過多少次電場加速?(3)研究小組成員根據(jù)磁場中電荷偏轉(zhuǎn)的規(guī)律設(shè)計了如圖乙的引出裝置。粒子在加速器中運動的時間是粒子在D形盒中旋轉(zhuǎn)a個半圓周的總時間t.故選AC。(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。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(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場,磁場的方向垂直于紙面