高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模擬試題(編輯修改稿)
2025-04-02 21:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、負(fù)電子離開(kāi)回旋加速器時(shí)的速度為：正、負(fù)電子進(jìn)入對(duì)撞機(jī)時(shí)分別具有的能量： 正、負(fù)電子對(duì)撞湮滅時(shí)動(dòng)量守恒，能量守恒，則有：正、負(fù)電子對(duì)撞湮滅后產(chǎn)生的光子頻率： (2) 從開(kāi)始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過(guò)程，設(shè)在電場(chǎng)中加速次，則有： 解得： 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為： 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為： D型盒間的電場(chǎng)對(duì)電子做功的平均功率： (3)設(shè)電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?．如圖1所示，直徑分別為D和2D的同心圓處于同一豎直面內(nèi)，O為圓心，GH為大圓的水平直徑兩圓之間的環(huán)形區(qū)域（I區(qū)）和小圓內(nèi)部（II區(qū)）均存在垂直圓面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，上極板開(kāi)有一小孔．一質(zhì)量為m，電最為+q的粒子由小孔下處?kù)o止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度v射出電場(chǎng)，由H點(diǎn)緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場(chǎng)，不計(jì)粒子的重力．（1）求極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；（2）若I區(qū)、II區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為、粒子運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t后再次經(jīng)過(guò)H點(diǎn)，試求出這段時(shí)間t；：（3）如圖2所示，若將大圓的直徑縮小為，調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0（大小未知），并將小圓中的磁場(chǎng)改為勻強(qiáng)電場(chǎng)，其方向與水平方向夾角成角，粒子仍由H點(diǎn)緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場(chǎng)，為使粒子恰好從內(nèi)圓的最高點(diǎn)A處進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，且粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，求I區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小和II區(qū)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E0的大小?【來(lái)源】【全國(guó)百?gòu)?qiáng)?！刻旖蚴行氯A中學(xué)2019屆高三高考模擬物理試題【答案】（1）（2）（3）；【解析】【詳解】解：(1)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理可得：解得：(2)粒子在I區(qū)中，由牛頓第二定律可得：其中， 粒子在II區(qū)中，由牛頓第二定律可得：其中， ，由幾何關(guān)系可得：解得：(3)由幾何關(guān)系可知：解得：由牛頓第二定律可得：解得：解得：，則粒子速度方向與電場(chǎng)垂直解得：8．平面直角坐標(biāo)系的第一象限和第四象限內(nèi)均存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B（B的大小未知），第二象限和第三象限內(nèi)存在沿﹣y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，x軸上有一點(diǎn)P，其坐標(biāo)為（L，0）?，F(xiàn)使一個(gè)電量大小為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子從坐標(biāo)（﹣2a，a）處以沿+x方向的初速度v0出發(fā)，該粒子恰好能經(jīng)原點(diǎn)進(jìn)入y軸右側(cè)并在隨后經(jīng)過(guò)了點(diǎn)P，不計(jì)粒子的重力。（1）求粒子經(jīng)過(guò)原點(diǎn)時(shí)的速度；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的所有可能取值（3）求粒子從出發(fā)直至到達(dá)P點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間的所有可能取值?！緛?lái)源】2019年?yáng)|北三省四市高考二模物理試題【答案】（1）粒子經(jīng)過(guò)原點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0，方向：與x軸正方向夾45176。斜向下；（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的所有可能取值： n＝3……；（3）粒子從出發(fā)直至到達(dá)P點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間的所有可能取值： k＝3……或 n＝3……?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：2a＝v0t，豎直方向： ，解得：vy＝v0，tanθ＝＝1，θ＝45176。，粒子穿過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度：；（2）粒子在第四象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得： ，粒子能過(guò)P點(diǎn)，由幾何知識(shí)得：L＝nrcos45176。 n＝3……，解得： n＝3……；（3）設(shè)粒子在第二象限運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，則：t1＝；粒子在第四、第一象限內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期：，粒子在下方磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡為1/4圓弧，在上方磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡為3/4圓弧，若粒子經(jīng)下方磁場(chǎng)直接到達(dá)P點(diǎn)，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t2＝T1，若粒子經(jīng)過(guò)下方磁場(chǎng)與上方磁場(chǎng)到達(dá)P點(diǎn)，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t2＝T1+T2，若粒子兩次經(jīng)過(guò)下方磁場(chǎng)一次經(jīng)過(guò)上方磁場(chǎng)到達(dá)P點(diǎn)：t2＝2T1+T2，若粒子兩次經(jīng)過(guò)下方磁場(chǎng)、兩次經(jīng)過(guò)上方磁場(chǎng)到達(dá)P點(diǎn)：t2＝2T1+2T2，…………則 k＝3……或 n＝3……粒子從出發(fā)到P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的時(shí)間：t＝t1+t2，解得： k＝3……或 n＝3……；9．如圖所示，空間有相互平行、相距和寬度也都為L(zhǎng)的I、II兩區(qū)域，I、II區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，I區(qū)域磁場(chǎng)向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為，II區(qū)域磁場(chǎng)向外，大小待定?，F(xiàn)有一質(zhì)量為，電荷量為的帶電粒子，從圖中所示的一加速電場(chǎng)中的MN板附近由靜止釋放被加速，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行紙面與I區(qū)磁場(chǎng)邊界成45176。角進(jìn)入磁場(chǎng)，然后又從I區(qū)右邊界成45176。角射出。(1)求加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差；(2)若II區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度也是時(shí)，則粒子經(jīng)過(guò)I區(qū)的最高點(diǎn)和經(jīng)過(guò)II區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差是多少？(3)為使粒子能返回I區(qū)，II區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？并求出粒子從左側(cè)進(jìn)入I區(qū)到從左側(cè)射出I區(qū)需要的最長(zhǎng)時(shí)間。【來(lái)源】河南省南陽(yáng)中學(xué)2019屆高三下學(xué)期第十七次考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) (2) (3)，【解析】【詳解】(1)畫(huà)出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的示意圖，如圖所示：粒子在加速電場(chǎng)中根據(jù)動(dòng)能定理可得粒子在I區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得根據(jù)幾何關(guān)系可得：聯(lián)立可得加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差
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