帶電粒子在復(fù)合場中的運動壓軸難題二輪復(fù)習(xí)及答案(編輯修改稿)
2025-04-01 03:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 開磁場進入電場時，離O點最遠：設(shè)電子運動軌跡的圓心為點。則從F點射出的電子，做類平拋運動，有，代入得電子射出電場時與水平方向的夾角為有 所以，從x軸最右端射入電場中的電子打到熒光屏上的點為G，則它與P點的距離；（3）設(shè)打到屏上離P點最遠的電子是從(x,0)點射入電場，則射出電場時 設(shè)該電子打到熒光屏上的點與P點的距離為X，由平拋運動特點得所以所以當，有?！军c睛】本題屬于帶電粒子在組合場中的運動，粒子在磁場中做勻速圓周運動，要求能正確的畫出運動軌跡，并根據(jù)幾何關(guān)系確定某些物理量之間的關(guān)系，粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)經(jīng)常用化曲為直的方法，求極值的問題一定要先找出臨界的軌跡，注重數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用。5．歐洲大型強子對撞機是現(xiàn)在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一種將質(zhì)子加速對撞的高能物理設(shè)備，其原理可簡化如下：兩束橫截面積極小，長度為l0質(zhì)子束以初速度v0同時從左、右兩側(cè)入口射入加速電場，出來后經(jīng)過相同的一段距離射入垂直紙面的圓形勻強磁場區(qū)域并被偏轉(zhuǎn)，最后兩質(zhì)子束發(fā)生相碰。已知質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為e；加速極板AB、A′B′間電壓均為U0，且滿足eU0=mv02。兩磁場磁感應(yīng)強度相同，半徑均為R，圓心O、O′在質(zhì)子束的入射方向上，其連線與質(zhì)子入射方向垂直且距離為H=R；整個裝置處于真空中，忽略粒子間的相互作用及相對論效應(yīng)。(1)試求質(zhì)子束經(jīng)過加速電場加速后(未進入磁場)的速度ν和磁場磁感應(yīng)強度B；(2)如果某次實驗時將磁場O的圓心往上移了，其余條件均不變，質(zhì)子束能在OO′ 連線的某位置相碰，求質(zhì)子束原來的長度l0應(yīng)該滿足的條件?！緛碓础亢鲜〕５率?019屆高三第一次模擬考試理科綜合物理試題【答案】(1) ；(2) 【解析】【詳解】解：(1)對于單個質(zhì)子進入加速電場后，則有：又：解得：；根據(jù)對稱，兩束質(zhì)子會相遇于的中點P，粒子束由CO方向射入，根據(jù)幾何關(guān)系可知必定沿OP方向射出，出射點為D，過C、D點作速度的垂線相交于K，則K，則K點即為軌跡的圓心，如圖所示，并可知軌跡半徑r=R根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：可得磁場磁感應(yīng)強度：(2)磁場O的圓心上移了，則兩束質(zhì)子的軌跡將不再對稱，但是粒子在磁場中運達半徑認為R，對于上方粒子，將不是想著圓心射入，而是從F點射入磁場，如圖所示，E點是原來C點位置，連OF、OD，并作FK平行且等于OD，連KD，由于OD=OF=FK，故平行四邊形ODKF為菱形，即KD=KF=R，故粒子束仍然會從D點射出，但方向并不沿OD方向，K為粒子束的圓心由于磁場上移了，故sin∠COF==，∠COF=，∠DOF=∠FKD=對于下方的粒子，沒有任何改變，故兩束粒子若相遇，則只可能相遇在D點，下方粒子到達C后最先到達D點的粒子所需時間為而上方粒子最后一個到達E點的試卷比下方粒子中第一個達到C的時間滯后上方最后的一個粒子從E點到達D點所需時間為要使兩質(zhì)子束相碰，其運動時間滿足聯(lián)立解得6．如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)有足夠大的勻強電場E，在y軸左側(cè)平面內(nèi)有足夠大的磁場，磁感應(yīng)強度B1隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，選定磁場垂直紙面向里為正方向。在y軸右側(cè)平面內(nèi)還有方向垂直紙面向外的恒定的勻強磁場，分布在一個半徑為r=(圖中未畫出)且圓的左側(cè)與y軸相切，磁感應(yīng)強度B2=，t=0時刻，一質(zhì)量m=810－4kg、電荷量q=+210－4C的微粒從x軸上xp=－=。已知該帶電微粒在電磁場區(qū)域做勻速圓周運動。(g取10m/s2)(1)求電場強度。(2)若磁場15πs后消失，求微粒在第二象限運動過程中離x軸的最大距離；(3)若微粒穿過y軸右側(cè)圓形磁場時速度方向的偏轉(zhuǎn)角
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