高考物理速度選擇器和回旋加速器解題技巧講解及練習(xí)題(1)(編輯修改稿)
2025-04-02 21:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 間電壓為U，且板間存在垂直紙面磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出）。一帶電粒子以一定的水平速度從兩極板的左端正中央沿垂直于電場、磁場的方向射入極板間，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打到距離金屬極板右端L處的熒光屏MN上的O點(diǎn)。若撤去磁場，粒子仍能從極板間射出，且打到熒光屏MN上的P點(diǎn)。已知P點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離為h，不計(jì)粒子的重力及空氣阻力。（1）請判斷勻強(qiáng)磁場的方向；（2）求帶電粒子剛進(jìn)入極板左側(cè)時(shí)的速度大小v；（3）求粒子的比荷（）?！敬鸢浮浚?）磁場方向垂直紙面向里（2）v= （3）【解析】【分析】（1）由左手定則可知磁場方向。（2）粒子在極板間做直線運(yùn)動(dòng)，可知洛倫茲力與電場力相等；（3）若撤去磁場，粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，結(jié)合水平和豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)解答；【詳解】（1）由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里。（2）帶電粒子受力平衡，有粒子進(jìn)入極板時(shí)的速度v= （3）帶電粒子在兩極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1=，加速度帶電粒子穿過電場時(shí)的側(cè)移量帶電粒子離開兩極板間后做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=帶電粒子從極板右端射出時(shí)沿豎直方向的速度vy =帶電粒子離開兩極板間后在豎直方向的位移兩次側(cè)移量之和為h，即：h=y1+y2=解得： 【點(diǎn)睛】此題是帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題；關(guān)鍵是搞清粒子在場中的運(yùn)動(dòng)特征和受力情況；粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題，主要是結(jié)合類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解答.8．某速度選擇器結(jié)構(gòu)如圖所示，三塊平行金屬板Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水平放置，它們之間距離均為d，三金屬板上小孔OOO3在同一豎直線上，Ⅰ、Ⅱ間有豎直方向勻強(qiáng)電場E1，Ⅱ、Ⅲ間有水平向左電場強(qiáng)度為E2的勻強(qiáng)電場及垂直于紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場．一質(zhì)子由金屬板I上端O1點(diǎn)靜止釋放，經(jīng)電場E1加速，經(jīng)過O2進(jìn)入EB2的復(fù)合場中，最終從Ⅲ的下端O3射出，已知質(zhì)子帶電量為e，質(zhì)量為m．則A．O3處出射時(shí)粒子速度為 B．Ⅰ、Ⅱ兩板間電壓 C．粒子通過Ⅰ、Ⅱ金屬板和Ⅱ、Ⅲ金屬板的時(shí)間之比為1︰1D．把質(zhì)子換成α粒子，則α粒子也能從O3射出【答案】AB【解析】【詳解】A．經(jīng)過O2點(diǎn)進(jìn)入EB2的復(fù)合場中，最終沿直線從Ⅲ的下端O3點(diǎn)射出，因質(zhì)子受到電場力與洛倫茲力，只要當(dāng)兩者大小相等時(shí)，才能做直線運(yùn)動(dòng)，且速度不變的，依據(jù)qE2=B2qv解得：v=故A正確；B．質(zhì)子在Ⅰ、Ⅱ兩板間，在電場力作用下，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理，即為qU1=mv2，而質(zhì)子以相同的速度進(jìn)入Ⅱ、Ⅲ金屬板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有v=，那么Ⅰ、Ⅱ兩板間電壓U1=故B正確；C．粒子通過Ⅰ、Ⅱ金屬板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而在Ⅱ、Ⅲ金屬板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，即有d=而d=vt2，那么它們的時(shí)間之比為2：1，故C錯(cuò)誤；D．若將質(zhì)子換成α粒子，根據(jù)qU1=mv2導(dǎo)致粒子的比荷發(fā)生變化，從而影響α粒子在Ⅱ、Ⅲ金屬板做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此α粒子不能從O3射出，故D錯(cuò)誤；故選AB．【點(diǎn)睛】考查粒子在復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)，并掌握動(dòng)能定理與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，注意粒子何時(shí)勻加速直線運(yùn)動(dòng)與勻速直線運(yùn)動(dòng)是解題的關(guān)鍵．9．1932年美國物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解決了粒子的加速問題?，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和恢學(xué)設(shè)備中?；匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D甲所，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直，加速器按一定頻率的高頻交流電源，保證粒子每次經(jīng)過電場都被加速，加速電壓為U。D形金屬盒中心粒子源產(chǎn)生的粒子，初速度不計(jì)，在加速器中被加速，加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用。(1)求把質(zhì)量為m、電荷量為q的靜止粒子加速到最大動(dòng)能所需時(shí)間；(2)若此回旋加速器原來加速質(zhì)量為2m，帶電荷量為q的α粒子（），獲得的最大動(dòng)能為Ekm，現(xiàn)改為加速氘核（），它獲得的最大動(dòng)能為多少？要想使氘核獲得
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