高考物理帶電粒子在磁場中的運動易錯題專項復習附答案解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 再進入Ⅱ區(qū)．P點與A1板的距離是L的k倍．不計重力，碰到擋板的粒子不予考慮．(1)若k＝1，求勻強電場的電場強度E；(2)若2k3，且粒子沿水平方向從S2射出，求出粒子在磁場中的速度大小v與k的關系式和Ⅱ區(qū)的磁感應強度B與k的關系式．【答案】（1） （2） ， 【解析】試題分析：（1）粒子在電場中，由動能定理有qEd=mv20 ①粒子在Ⅰ區(qū)洛倫茲力提供向心力 qvB0＝②當k=1時，由幾何關系得 r=L ③由①②③解得E=④（2）由于2k3時，由題意可知粒子在Ⅱ區(qū)只能發(fā)生一次偏轉，由幾何關系可知(rL)2+(kL)2=r2⑤解得r=⑥由②⑥解得v=⑦粒子在Ⅱ區(qū)洛倫茲力提供向心力 qvB＝⑧由對稱性及幾何關系可知 ⑨解得r1=⑩由⑧⑩解得 B＝考點：帶電粒子在電場中的運動、帶電粒子在勻強磁場中的運動6．飛行時間質譜儀可以對氣體分子進行分析．如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價位的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器．已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L．不計離子重力及進入a板時的初速度．（1）當a、b間的電壓為時，在M、N間加上適當?shù)碾妷?，使離子到達探測器．請導出離子的全部飛行時間與比荷K（）的關系式．（2）去掉偏轉電壓，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B，若進入a、b間所有離子質量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側飛出，a、b間的加速電壓至少為多少？【答案】（1）離子到達探測器的時間（2）【解析】思路點撥（1）帶電粒子先在電場中加速，然后經(jīng)過偏轉電場偏轉，加速電場的過程中，根據(jù)動能定理可以表示出速度，根據(jù)牛頓第二定律可以表示出時間．在偏轉電場中沿水平方向做勻速運動，因此可以表示出時間，這樣就可以得出總時間與比荷的關系．（2）當加上磁場時，經(jīng)過找圓心、求半徑以及幾何關系可以求得電壓．（1）由動能定理：n價正離子在a、b間的加速度在a、b間運動的時間在MN間運動的時間離子到達探測器的時間（2）假定n價正離子在磁場中向N板偏轉，洛侖茲力充當向心力，設軌跡半徑為R，由牛頓第二定律離子剛好從N板右側邊緣穿出時，由幾何關系：由以上各式得：當n=1時取最小值．7．現(xiàn)代科學儀器常利用電場磁場控制帶電粒子的運動，如圖所示，真空中存在著多層緊密相鄰的勻強電場和勻強磁場，寬度均為d電場強度為E，方向水平向左；垂直紙面向里磁場的磁感應強度為B1，垂直紙面向外磁場的磁感應強度為B2，、電荷量為的帶正電粒子在第層電場左側邊界某處由靜止釋放,粒子始終在電場、磁場中運動,不計粒子重力及運動時的電磁輻射.（1）求粒子在第2層磁場中運動時速度的大小與軌跡半徑。（2）粒子從第n層磁場右側邊界穿出時,速度的方向與水平方向的夾角為,試求。（3）若粒子恰好不能從第n層磁場右側邊界穿出,試問在其他條件不變的情況下,也進入第n層磁場,但比荷較該粒子大的粒子能否穿出該層磁場右側邊界,請簡要推理說明之【答案】（1）； （2）； （3）
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