高考物理一輪復(fù)習(xí)-專項(xiàng)訓(xùn)練-物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0。最?。篖min=2Rcosα=xcosα（3）①考慮同種粒子的落點(diǎn)到O的距離；當(dāng)加速電壓為U+△U、偏角θ=0時(shí)，距離最大，Lmax=2Rmax= 當(dāng)加速電壓為U△U、偏角θ=α?xí)r，距離最小Lmin=2Rmincosα=cosα②考慮質(zhì)量不同但電荷量相同的兩種粒子由R=和m1＞m2，知：R1＞R2要使落點(diǎn)區(qū)域不重疊，則應(yīng)滿足：L1min＞L2maxcosα＞解得：．（應(yīng)有條件m1cos2α＞m2，否則粒子落點(diǎn)區(qū)域必然重疊）7．在地面附近的真空中，存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直電場(chǎng)方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖甲所示．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B（圖像中的B0末知）隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示．該區(qū)域中有一條水平直線MN，D是MN上的一點(diǎn)．在t＝0時(shí)刻，有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球(可看做質(zhì)點(diǎn))，從M點(diǎn)開(kāi)始沿著水平直線以速度v0向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻恰好到達(dá)N點(diǎn)．經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，小球在t＝2t0至t＝3t0時(shí)間內(nèi)的某一時(shí)刻，又豎直向下經(jīng)過(guò)直線MN上的D點(diǎn)，并且以后小球多次水平向右或豎直向下經(jīng)過(guò)D點(diǎn)．不考慮地磁場(chǎng)的影響，求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?2)小球從M點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第二次經(jīng)過(guò)D點(diǎn)所用的時(shí)間；(3)小球運(yùn)動(dòng)的周期，并畫出運(yùn)動(dòng)軌跡(只畫一個(gè)周期)．【來(lái)源】【百?gòu)?qiáng)?！?015屆遼寧師范大學(xué)附屬中學(xué)高三模擬考試物理卷（帶解析)【答案】（1）（2）2t0( ＋1) （3）T＝8t0，【解析】【分析】【詳解】(1)小球從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)，有qE＝mg，解得．(2)小球從M點(diǎn)到達(dá)N點(diǎn)所用時(shí)間t1＝t0，小球從N點(diǎn)經(jīng)過(guò)個(gè)圓周，到達(dá)P點(diǎn)，所以t2＝t0小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的位移x＝R＝，小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的時(shí)間,t3=，所以時(shí)間．(3)小球運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡如圖所示．小球的運(yùn)動(dòng)周期為T＝8t0.8．正、負(fù)電子從靜止開(kāi)始分別經(jīng)過(guò)同一回旋加速器加速后，從回旋加速器D型盒的邊緣引出后注入到正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中．正、負(fù)電子對(duì)撞機(jī)置于真空中．在對(duì)撞機(jī)中正、負(fù)電子對(duì)撞后湮滅成為兩個(gè)同頻率的光子．回旋加速器D型盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，回旋加速器的半徑為R，加速電壓為U；D型盒縫隙間的距離很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)．電子的質(zhì)量為m、電量為e，重力不計(jì)．真空中的光速為c，普朗克常量為h．（1）求正、負(fù)電子進(jìn)入對(duì)撞機(jī)時(shí)分別具有的能量E及正、負(fù)電子對(duì)撞湮滅后產(chǎn)生的光子頻率v（2）求從開(kāi)始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過(guò)程中，D型盒間的電場(chǎng)對(duì)電子做功的平均功率 （3）圖甲為正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的最后部分的簡(jiǎn)化示意圖．位于水平面的粗實(shí)線所示的圓環(huán)真空管道是正、負(fù)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的“容器”，正、負(fù)電子沿管道向相反的方向運(yùn)動(dòng)，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(gè)，均勻分布在整個(gè)圓環(huán)上．每個(gè)電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同，方向豎直向下．磁場(chǎng)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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度．經(jīng)過(guò)精確調(diào)整，首先實(shí)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(dòng)，這時(shí)電子經(jīng)過(guò)每個(gè)電磁鐵時(shí)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)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(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對(duì)撞做好了準(zhǔn)備．求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小【來(lái)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(chǎng)里則有： 解得正、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
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