高考物理一輪復(fù)習(xí)-專項訓(xùn)練-物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 0。最?。篖min=2Rcosα=xcosα（3）①考慮同種粒子的落點到O的距離；當加速電壓為U+△U、偏角θ=0時，距離最大，Lmax=2Rmax= 當加速電壓為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電場和垂直電場方向水平向里的勻強磁場，如圖甲所示．磁場的磁感應(yīng)強度B（圖像中的B0末知）隨時間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．在t＝0時刻，有一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球(可看做質(zhì)點)，從M點開始沿著水平直線以速度v0向右做勻速直線運動，t0時刻恰好到達N點．經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，小球在t＝2t0至t＝3t0時間內(nèi)的某一時刻，又豎直向下經(jīng)過直線MN上的D點，并且以后小球多次水平向右或豎直向下經(jīng)過D點．不考慮地磁場的影響，求：(1)電場強度E的大??；(2)小球從M點開始運動到第二次經(jīng)過D點所用的時間；(3)小球運動的周期，并畫出運動軌跡(只畫一個周期)．【來源】【百強校】2015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點運動到N點時，有qE＝mg，解得．(2)小球從M點到達N點所用時間t1＝t0，小球從N點經(jīng)過個圓周，到達P點，所以t2＝t0小球從P點運動到D點的位移x＝R＝，小球從P點運動到D點的時間,t3=，所以時間．(3)小球運動一個周期的軌跡如圖所示．小球的運動周期為T＝8t0.8．正、負電子從靜止開始分別經(jīng)過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電子對撞機中．正、負電子對撞機置于真空中．在對撞機中正、負電子對撞后湮滅成為兩個同頻率的光子．回旋加速器D型盒中的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，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，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計．電子的質(zhì)量為m、電量為e，重力不計．真空中的光速為c，普朗克常量為h．（1）求正、負電子進入對撞機時分別具有的能量E及正、負電子對撞湮滅后產(chǎn)生的光子頻率v（2）求從開始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過程中，D型盒間的電場對電子做功的平均功率 （3）圖甲為正負電子對撞機的最后部分的簡化示意圖．位于水平面的粗實線所示的圓環(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(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，均勻分布在整個圓環(huán)上．每個電磁鐵內(nèi)的磁場都是勻強磁場，并且磁感應(yīng)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(nèi)電流大小，就可以改變磁場的磁感應(yīng)強度，從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度．經(jīng)過精確調(diào)整，首先實現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)正、負電子的對撞做好了準備．求電磁鐵內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)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(chǎn)生的光子頻率： (2) 從開始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過程，設(shè)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(shè)電子在勻強磁場中做圓周運動的半徑為，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)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大?。?．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磁場．間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強電場，上極板開有一小孔．一質(zhì)量為m，電最為+q的粒子由小孔下處靜止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度v射出電場，由H點緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場，不計粒子的重力．（1）求極板間電場強度的大小E；（2）若I區(qū)、II區(qū)磁感應(yīng)強度的大小分別為、粒子運動一段時間t后再次經(jīng)過H點，試求出這段時間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)強度為B0（大小未知），并將小圓中的磁場改為勻強電場，其方向與水平方向夾角成角，粒子仍由H點緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場，為使粒子恰好從內(nèi)圓的最高點A處進入偏轉(zhuǎn)電場，且粒子在電場中運動的時間最長，求
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