廣東省惠州市高中物理帶電粒子在復合場中的運動壓軸題易錯題(編輯修改稿)
2025-04-01 04:00 本頁面
【文章內容簡介】 線所示的圓環(huán)真空管道是正、負電子做圓周運動的“容器”，正、負電子沿管道向相反的方向運動，在管道內控制它們轉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．每個電磁鐵內的磁場都是勻強磁場，并且磁感應強度都相同，方向豎直向下．磁場區(qū)域的直徑為d．改變電磁鐵內電流大小，就可以改變磁場的磁感應強度，從而改變電子偏轉的角度．經過精確調整，首先實現電子在環(huán)形管道中沿圖甲中粗虛線所示的軌道運動，這時電子經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．這就為進一步實現正、負電子的對撞做好了準備．求電磁鐵內勻強磁場的磁感應強度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、負電子在回旋加速器中磁場里則有： 解得正、負電子離開回旋加速器時的速度為：正、負電子進入對撞機時分別具有的能量： 正、負電子對撞湮滅時動量守恒，能量守恒，則有：正、負電子對撞湮滅后產生的光子頻率： (2) 從開始經回旋加速器加速到獲得最大能量的過程，設在電場中加速次，則有： 解得： 正、負電子在磁場中運動的周期為： 正、負電子在磁場中運動的時間為： D型盒間的電場對電子做功的平均功率： (3)設電子在勻強磁場中做圓周運動的半徑為，由幾何關系可得解得： 根據洛倫磁力提供向心力可得：電磁鐵內勻強磁場的磁感應強度大?。?．如圖，平面直角坐標系中，在，y＞0及y＜L區(qū)域存在場強大小相同，方向相反均平行于y軸的勻強電場，在L＜y＜0區(qū)域存在方向垂直于xOy平面紙面向外的勻強磁場，一質量為m，電荷量為q的帶正電粒子，經過y軸上的點P1（0，L）時的速率為v0，方向沿x軸正方向，然后經過x軸上的點P2（L，0）進入磁場．在磁場中的運轉半徑R=L（不計粒子重力），求：（1）粒子到達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；（4）粒子從P1點出發(fā)后做周期性運動的周期．【來源】2019年內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做類平拋運動，設到達P2時的y方向的速度為vy，由運動學規(guī)律知L=v0t1，L=t1可得t1=，vy=v0故粒子在P2的速度為v==v0設v與x成β角，則tanβ==，即β=53176。；（2）粒子從P1到P2，根據動能定理知qEL=mv2mv02可得E=粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據qvB=m解得：B===解得：；（3）粒子在磁場中做圓周運動的圓心為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，由幾何關系知M的坐標x=L+（rrcos37176。）=2L；（4）粒子運動一個周期的軌跡如上圖，粒子從P1到P2做類平拋運動：t1=在磁場中由P2到M動時間：t
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