高考物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動各地方試卷集合匯編含解析(編輯修改稿)
2025-04-05 05:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 度為B2，如圖所示：若只碰撞一次，則有：故若碰撞次，則有：故（3）粒子在電場中運動時間：在下方的磁場中運動時間：在上方的磁場中運動時間：總時間：7．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，平面直角坐標系中，在，y＞0及y＜L區(qū)域存在場強大小相同，方向相反均平行于y軸的勻強電場，在L＜y＜0區(qū)域存在方向垂直于xOy平面紙面向外的勻強磁場，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，經(jīng)過y軸上的點P1（0，L）時的速率為v0，方向沿x軸正方向，然后經(jīng)過x軸上的點P2（L，0）進入磁場．在磁場中的運轉(zhuǎn)半徑R=L（不計粒子重力），求：（1）粒子到達P2點時的速度大小和方向；（2）；（3）粒子第一次從磁場下邊界穿出位置的橫坐標；（4）粒子從P1點出發(fā)后做周期性運動的周期．【來源】2019年內(nèi)蒙古呼和浩特市高三物理二模試題【答案】（1）v0，與x成53176。角；（2）；（3）2L；（4）．【解析】【詳解】（1）如圖，粒子從P1到P2做類平拋運動，設(shè)到達P2時的y方向的速度為vy，由運動學(xué)規(guī)律知L=v0t1，L=t1可得t1=，vy=v0故粒子在P2的速度為v==v0設(shè)v與x成β角，則tanβ==，即β=53176。；（2）粒子從P1到P2，根據(jù)動能定理知qEL=mv2mv02可得E=粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)qvB=m解得：B===解得：；（3）粒子在磁場中做圓周運動的圓心為O′，在圖中，過P2做v的垂線交y=直線與Q′點，可得：P2O′===r故粒子在磁場中做圓周運動的圓心為O′，因粒子在磁場中的軌跡所對圓心角α=37176。，故粒子將垂直于y=L直線從M點穿出磁場，由幾何關(guān)系知M的坐標x=L+（rrcos37176。）=2L；（4）粒子運動一個周期的軌跡如上圖，粒子從P1到P2做類平拋運動：t1=在磁場中由P2到M動時間：t2==從M運動到N，a==則t3==則一個周期的時間T=2（t1+t2+t3）=．9．如圖1，光滑絕緣水平平臺MNQP為矩形，GH∥PQ，MP=NQ=1m，MN=GH=PQ=，平臺離地面高度為h=．半徑為R=，磁感應(yīng)強度B=，方向豎直向上，與MP邊相切于A點，與NQ邊相切于D點，與GH相切于C點．平臺上PGHQ區(qū)域內(nèi)有方向由P指向G的勻強電場，場強大小為E=．平臺右方整個空間存在方向水平向右的電場，場強大小也為E=，俯視圖如圖2．兩個質(zhì)量均為m=2105kg的小球a、b，小球a帶正電，電量q=4104C，小球b不帶電，小球a、b均可視為質(zhì)點．小球a從A點正對圓心O射入磁場，偏轉(zhuǎn)90176。后離開磁場，一段時間后與靜止在平臺D點的小球b發(fā)生彈性碰撞，碰后兩球離開平臺，并在此后的運動過程中發(fā)生多次彈性碰撞，a球帶電量始終不變，碰撞時間忽略不計．已知重力加速度g=10m/s2，π=，不計空氣阻力，求：(1)小球a射入磁場時的速度大??；(2)從小球a射入磁場到第一次與小球b相碰撞，小球a運動的路程；(3)兩個小球落地點與NQ的水平距離．【來源】【市級聯(lián)考】重慶市2019屆高三5月調(diào)研測試（第三次診斷性考試)理綜試卷物理試題【答案】（1）（2）（3）【解析】【詳解】(1)小球a從A點正對圓心O射入磁場，偏轉(zhuǎn)90176。后離開磁場，小球a在洛倫茲力作用下做圓周運動，軌跡如圖：分析得半徑R=由得：v=(2)磁場中運動的路程s1=πR=電場中加速度電場的路程小球a射入磁場到與小球b
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