廣東省惠州市高中物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動壓軸題易錯題(編輯修改稿)
2025-04-01 04:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 線所示的圓環(huán)真空管道是正、負(fù)電子做圓周運(yùn)動的“容器”，正、負(fù)電子沿管道向相反的方向運(yùn)動，在管道內(nèi)控制它們轉(zhuǎn)變的是一系列圓形電磁鐵．即圖中的AAA4……An共有n個，均勻分布在整個圓環(huán)上．每個電磁鐵內(nèi)的磁場都是勻強(qiáng)磁場，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同，方向豎直向下．磁場區(qū)域的直徑為d．改變電磁鐵內(nèi)電流大小，就可以改變磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度．經(jīng)過精確調(diào)整，首先實現(xiàn)電子在環(huán)形管道中沿圖甲中粗虛線所示的軌道運(yùn)動，這時電子經(jīng)過每個電磁鐵時射入點和射出點都在電磁鐵的同一直徑的兩端，如圖乙所示．這就為進(jìn)一步實現(xiàn)正、負(fù)電子的對撞做好了準(zhǔn)備．求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小【來源】2019年天津市濱海新區(qū)塘沽一中高三三模理綜物理試卷【答案】(1) ， ；(2) ；(3)【解析】【詳解】解：(1)正、負(fù)電子在回旋加速器中磁場里則有： 解得正、負(fù)電子離開回旋加速器時的速度為：正、負(fù)電子進(jìn)入對撞機(jī)時分別具有的能量： 正、負(fù)電子對撞湮滅時動量守恒，能量守恒，則有：正、負(fù)電子對撞湮滅后產(chǎn)生的光子頻率： (2) 從開始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過程，設(shè)在電場中加速次，則有： 解得： 正、負(fù)電子在磁場中運(yùn)動的周期為： 正、負(fù)電子在磁場中運(yùn)動的時間為： D型盒間的電場對電子做功的平均功率： (3)設(shè)電子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為，由幾何關(guān)系可得解得： 根據(jù)洛倫磁力提供向心力可得：電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?．如圖，平面直角坐標(biāo)系中，在，y＞0及y＜L區(qū)域存在場強(qiáng)大小相同，方向相反均平行于y軸的勻強(qiáng)電場，在L＜y＜0區(qū)域存在方向垂直于xOy平面紙面向外的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，經(jīng)過y軸上的點P1（0，L）時的速率為v0，方向沿x軸正方向，然后經(jīng)過x軸上的點P2（L，0）進(jìn)入磁場．在磁場中的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑R=L（不計粒子重力），求：（1）粒子到達(dá)P2點時的速度大小和方向；（2）；（3）粒子第一次從磁場下邊界穿出位置的橫坐標(biāo)；（4）粒子從P1點出發(fā)后做周期性運(yùn)動的周期．【來源】2019年內(nèi)蒙古呼和浩特市高三物理二模試題【答案】（1）v0，與x成53176。角；（2）；（3）2L；（4）．【解析】【詳解】（1）如圖，粒子從P1到P2做類平拋運(yùn)動，設(shè)到達(dá)P2時的y方向的速度為vy，由運(yùn)動學(xué)規(guī)律知L=v0t1，L=t1可得t1=，vy=v0故粒子在P2的速度為v==v0設(shè)v與x成β角，則tanβ==，即β=53176。；（2）粒子從P1到P2，根據(jù)動能定理知qEL=mv2mv02可得E=粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)qvB=m解得：B===解得：；（3）粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心為O′，在圖中，過P2做v的垂線交y=直線與Q′點，可得：P2O′===r故粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心為O′，因粒子在磁場中的軌跡所對圓心角α=37176。，故粒子將垂直于y=L直線從M點穿出磁場，由幾何關(guān)系知M的坐標(biāo)x=L+（rrcos37176。）=2L；（4）粒子運(yùn)動一個周期的軌跡如上圖，粒子從P1到P2做類平拋運(yùn)動：t1=在磁場中由P2到M動時間：t
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