高考物理速度選擇器和回旋加速器試題經(jīng)典(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：qvB0=qE0 已知電場強(qiáng)度： 聯(lián)立解得： （2）根據(jù)左手定則，離子束帶負(fù)電 離子在圓形磁場區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示：由牛頓第二定律得： 由幾何關(guān)系得： 點(diǎn)睛：在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)的半徑，從而求出離子的比荷，要注意的是離開磁場時(shí)是背向磁場區(qū)域圓心的．8．實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常利用電磁場來改變帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡．如圖所示，氕（）、氘（）、氚（）三種粒子同時(shí)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(shí)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(jì)重力．（1）求粒子做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)進(jìn)入復(fù)合場的氕、氚運(yùn)動(dòng)到匯聚點(diǎn)的時(shí)間差Δt．[Failed to download image : :8086/QBM/2019/6/13/2224672582623232/2224907340759040/STEM/]【答案】(1) (2) (3) 【解析】【分析】（1）粒子在電磁復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡，可求粒子的速度大??；（2）由粒子的軌跡與邊界垂直，可求軌跡半徑，由洛倫茲力提供向心力，可求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。唬?）由氚粒子圓周運(yùn)動(dòng)直徑可求磁場的最小面積．根據(jù)氕、氚得運(yùn)動(dòng)周期，結(jié)合幾何關(guān)系，可求氕、氚到匯聚點(diǎn)的時(shí)間差．【詳解】(1) 由電場力與洛倫茲力平衡，Bqv＝Eq解得v＝E/B.(2) 由洛倫茲力提供向心力，B1vq＝m由幾何關(guān)系得r＝d解得B1＝.(3) 分析可得氚粒子圓周運(yùn)動(dòng)直徑為3r磁場最小面積S＝π解得S＝πd2由題意得B2＝2B1由T＝得T＝由軌跡可知Δt1＝(3T1－T1) ，其中T1＝Δt2＝(3T2－T2)，其中T2＝)解得9．PQ和 MN分別是完全正對的金屬板，接入電動(dòng)勢為E 的電源，如圖所示，板間電場可看作勻強(qiáng)電場,MN之間距離為d，其間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。緊挨著P板有一能產(chǎn)生正電荷的粒子源S，Q 板中間有孔J，SJK在一條直線上且與 MN 平行。產(chǎn)生的粒子初速度不計(jì)，粒子重力不計(jì)，發(fā)現(xiàn)粒子能沿著SJK 路徑從孔 K射出，求粒子的比荷?！敬鸢浮俊窘馕觥俊痉治觥苛Ｗ釉赑Q板間是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理列式；進(jìn)入MN板間是勻速直線運(yùn)動(dòng)，電場力和洛倫茲力平衡，根據(jù)平衡條件列式；最后聯(lián)立求解即可．【詳解】PQ板間加速粒子，穿過J孔是速度為v根據(jù)動(dòng)能定理，有：沿著SJK路徑從K孔穿出，粒子受電場力和洛倫茲力平衡:解得:【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是明確粒子的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)動(dòng)能定理和平衡條件列式.10．實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常利用電磁場來改變帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡．如圖所示，氕、氘、氚三種粒子同時(shí)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(shí)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(jì)重力．（1）求粒子做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)進(jìn)入復(fù)合場的氕、氚運(yùn)動(dòng)到匯聚點(diǎn)的時(shí)間差△t．【
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