物理速度選擇器和回旋加速器專題練習(xí)(及答案)含解析(編輯修改稿)
2025-04-02 05:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 點(diǎn)睛：在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動，這是速度選擇器的原理，由平衡條件就能得到進(jìn)入復(fù)合場的速度．在圓形磁場區(qū)域內(nèi)根據(jù)偏轉(zhuǎn)角求出離子做勻速圓周運(yùn)動的半徑，從而求出離子的比荷，要注意的是離開磁場時是背向磁場區(qū)域圓心的．7．如圖中左邊有一對平行金屬板，兩板相距為d，電壓為U，兩板之間有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向與金屬板面平行并垂直于紙面朝里。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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面朝里。一正離子沿平行于金屬板面、從A點(diǎn)垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間，沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑CD方向射入磁場區(qū)域，最后從圓形區(qū)域邊界上的F點(diǎn)射出。已知速度的偏向角為θ=90176。，不計重力。求：(1)離子速度v的大?。?2)離子的比荷q/m?！敬鸢浮?；【解析】【詳解】(1)離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動：得：(2)在圓形磁場區(qū)域，離子做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律得：由幾何關(guān)系得：r=R離子的比荷為：8．實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常利用電磁場來改變帶電粒子運(yùn)動的軌跡．如圖所示，氕、氘、氚三種粒子同時沿直線在紙面內(nèi)通過電場強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的復(fù)合場區(qū)域．進(jìn)入時氕與氘、氘與氚的間距均為d，射出復(fù)合場后進(jìn)入y軸與MN之間（其夾角為θ）垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅰ，然后均垂直于邊界MN射出．虛線MN與PQ間為真空區(qū)域Ⅱ且PQ與MN平行．已知質(zhì)子比荷為，不計重力．（1）求粒子做直線運(yùn)動時的速度大小v；（2）求區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；（3）若虛線PQ右側(cè)還存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅲ，經(jīng)該磁場作用后三種粒子均能匯聚于MN上的一點(diǎn)，求該磁場的最小面積S和同時進(jìn)入復(fù)合場的氕、氚運(yùn)動到匯聚點(diǎn)的時間差△t．【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】由電場力與洛倫茲力平衡即可求出速度；由洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何關(guān)系即可求得區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；分析可得氚粒子圓周運(yùn)動直徑為3r，求出磁場最小面積，在結(jié)合周期公式即可求得時間差．【詳解】（1）粒子運(yùn)動軌跡如圖所示:由電場力與洛倫茲力平衡，有：Bqv＝Eq解得：（2）由洛倫茲力提供向心力，有：由幾何關(guān)系得：r＝d解得：（3）分析可得氚粒子圓周運(yùn)動直徑為3r，磁場最小面積為：解得：S＝πd2由題意得：B2＝2B1由 可得：由軌跡可知：△t1＝（3T1﹣T1） ，其中△t2＝（3T2﹣T2）其中解得：△t＝△t1+△t2＝【點(diǎn)睛】本題考查帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動，分析清楚粒子運(yùn)動過程是解題的關(guān)鍵，注意在磁場中的運(yùn)動要注意幾何關(guān)系的應(yīng)用．9．某粒子實(shí)驗(yàn)裝置原理圖如圖所示，狹縫、在一條直線上，、之間存在電壓為U的電場，平行金屬板、相距為d，內(nèi)部有相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。比荷為k的帶電粒子由靜止開始經(jīng)、之間電場加速后，恰能沿直線通過、板間區(qū)域，從狹縫垂直某勻強(qiáng)磁場邊界進(jìn)入磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從距離為L的A點(diǎn)射出邊界。求：（1）、兩板間的電壓；（2）偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【分析】（1）粒子先在電場中加速，然后勻速通過、則根據(jù)平衡可求出、兩板間的電壓（2）根據(jù)粒子的運(yùn)動軌跡找到運(yùn)動半徑，借助于可求出偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度【詳解】（1）設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，已知粒子在電場中S1與S2之間加速，根據(jù)動能定理可得：；帶電粒子在P1和P2間運(yùn)動，根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡可得： 解得：；（2）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力：；已知，解得：10．如圖，在整個直角坐標(biāo)系xoy區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E；在x0區(qū)域還存在
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