高中物理速度選擇器和回旋加速器解題技巧和訓(xùn)練方法及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-02 21:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為 此時(shí)速度最大為vm=2v1+v1解得7．如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)，以O(shè)點(diǎn)為圓心，作一個(gè)半徑為R的園形區(qū)域，A、B兩點(diǎn)為x軸與圓形區(qū)域邊界的交點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)連線與x軸垂直，并過線段OB中點(diǎn)；將一質(zhì)量為m、電荷量為q(不計(jì)重力)的帶正電的粒子，從A點(diǎn)沿x軸正方向以速度v0射入圓形區(qū)域．（1）當(dāng)圓形區(qū)域內(nèi)只存在平行于y軸方向的電場時(shí)，帶電粒子恰從C點(diǎn)射出圓形區(qū)域，求此電場的電場強(qiáng)度大小和方向；（2）當(dāng)圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直于區(qū)域平面的磁場時(shí)，帶電粒子怡從D點(diǎn)射出圓形區(qū)域，求此磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向；（3）若圓形區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在(1)中的電場和(2)中的磁場時(shí)，為使帶電粒子恰能沿直線從B點(diǎn)射出圓形區(qū)域，其入射速度應(yīng)變?yōu)槎嗌?【答案】(1) 方向沿y軸正方向(2) 方向垂直坐標(biāo)平面向外(3)【解析】【分析】（1）只存在電場時(shí)，粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)水平和豎直方向的運(yùn)動(dòng)列方程求解電場強(qiáng)度；（2）區(qū)域只存在磁場時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系求解半徑，再根據(jù)洛倫茲力等于向心力求解磁感應(yīng)強(qiáng)度；（3）若電場和磁場并存，粒子做直線運(yùn)動(dòng)，電場力等于洛倫茲力，列式求解速度.【詳解】（1）由A到C做類平拋運(yùn)動(dòng)：； 解得 方向沿y軸正方向；（2）從A到D勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則 ， 解得 方向垂直坐標(biāo)平面向外．（3）從A到B勻速直線運(yùn)動(dòng)，qE=qvB解得 即【點(diǎn)睛】此題是帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)，在磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)以及在正交場中的直線運(yùn)動(dòng)問題；粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，從水平和豎直兩個(gè)方向列式；在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，先找半徑和圓心，在求磁感應(yīng)強(qiáng)度；在正交場中的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)列平衡方程求解.8．如圖所示，水平放置的兩塊帶金屬極板 a、b l ,板間距為 d ,板間存在著方向堅(jiān)直向下、場強(qiáng)大小為 E 、 m 、電荷量為 q 的粒子，以水平速度 v 0 從兩極板的左端正中央沿垂直于電場、磁場的方向入極板間，. （1）求勻強(qiáng)磁場感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小； （2）若撤去磁場，粒子能從極板間射出，求粒子穿過電場時(shí)沿電場方向移動(dòng)的距離； （3）若撤去磁場，并使電場強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子將打在下極板上，求粒子到達(dá)下極板時(shí)動(dòng)能的大小. 【答案】（1） （2） （3）【解析】【分析】（1）粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知電場力與洛侖茲力平衡，可求磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（2）粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)分解方法，求解粒子穿過電場時(shí)沿電場方向移動(dòng)的距離；（3）用動(dòng)能定理求解粒子到達(dá)下極板時(shí)動(dòng)能．【詳解】（1）帶電粒子勻速通過場區(qū)時(shí)受到的電場力與洛侖茲力平衡，qE=qv0B，解得磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=；（2）撤掉磁場后，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，通過電場區(qū)偏轉(zhuǎn)的距離（3）設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)到下極板時(shí)的動(dòng)能大小為EK，根據(jù)動(dòng)能定理得：q2Ed=Ekmv02解得EK=mv02+qEd【點(diǎn)睛】對粒子搞好受力分析，挖掘“恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)”的隱含條件，對于撤掉磁場后的粒子的類平拋運(yùn)動(dòng)，要能夠熟練分析解決，為?？純?nèi)容．9．回旋加速器的工作原理如圖甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間狹縫的間距為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為m，電荷量為＋q，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，＝ .一束該種粒子在t＝0～時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，其初速度視為零．現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)，不考慮粒子間的相互作用．求：(1)出射粒子的動(dòng)能Em；(2)粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到Em所需的總時(shí)間t0；(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出，d應(yīng)滿足的條件．【答案】(1) (2) ；(3) d 【解析】【詳解】(1)粒子運(yùn)動(dòng)半徑為R時(shí)，有且解得(2)粒子被加速n次達(dá)到動(dòng)能Em，則Em=nqU0粒子
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1