20xx人教版高中物理選修3-1第3章6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)(編輯修改稿)
2024-12-25 17:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 器時(shí)，半徑最大，動(dòng)能最大， E m ＝12m v2＝B2q2r22 m，與加速的電壓無關(guān)，故 D 正確。 考點(diǎn)題型設(shè)計(jì) ? 如圖所示，在 xOy平面內(nèi)， y≥0的區(qū)域有垂直于 xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，一質(zhì)量為 m、帶電量大小為 q的粒子從原點(diǎn) O沿與 x軸正方向成 60176。 角方向以 v0射入，粒子的重力不計(jì)，求帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和帶電粒子離開磁場時(shí)的位置。 ?帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng) 解析： 解答本題時(shí)可按以下思路分析： 確定粒子的電性→判定洛倫茲力方向→畫出運(yùn)動(dòng)軌跡→確定圓心、半徑、 圓心角→確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間及離開磁場的位置 當(dāng)帶電粒子帶正電時(shí)，軌跡如圖中OAC ，由于洛倫茲力提供向心力，則 q v0B ＝ mv20R， R ＝m v0qB， T ＝2π mqB 故粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t1＝240176。360176。T ＝4π m3 qB 粒子在 C 點(diǎn)離開磁場 OC ＝ 2 R sin60176。 ＝3 m v0qB 故離開磁場的位置為 ( －3 m v0qB， 0) 當(dāng)帶電粒子帶負(fù)電時(shí)，軌跡如圖中 ODE 所示，同理求得粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2＝120176。360176。T ＝2π m3 qB 離開磁場時(shí)的位置為 (3 m v0qB， 0) 答案： 4π m3 qB ( － 3 m v 0qB ， 0) 或 2π m3 qB ( 3 m v 0qB ， 0) ( 青州市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 2020 ～ 2020 學(xué)年高二上學(xué)期檢測 ) 如圖所示，矩形MNPQ 區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，有 5 個(gè)帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進(jìn)入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為相應(yīng)的圓弧。這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示。 粒子編號(hào) 質(zhì)量 電荷量 ( q 0 ) 速度大小 1 m 2 q v 2 2 m 2 q 2 v 3 3 m － 3 q 3 v 4 2 m 2 q 3 v 5 2 m － q v 由以上信息可知，從圖中 a 、 b 、 c 處進(jìn)入的粒子對應(yīng)表中的編號(hào)分別為 ( ) A ． 3 、 5 、 4 B ． 4 、 2 、 5 C ． 5 、 3 、 2 D ． 2 、 4 、 5 答案： D 解析： 根據(jù)左手定則可知 a 、 b 帶同種電荷， c 所帶電荷與a 、 b 電性相反，粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 r ＝m vqB∝m vq，而由題圖可知，半徑最大的粒子有兩個(gè)， b 是其中之一， a 和 c 兩粒子的半徑相等，其大小處于中間值，因此分析表中數(shù)據(jù)并結(jié)合粒子電性的限制可知，半徑最大的粒子的編號(hào)為 3 和 4 ，半徑最小的粒子的編號(hào)為 1 ，半徑處于中間的粒子的編號(hào)為 2 和 5 。又據(jù) 題圖可知有 3 種粒子的電性相同 ( 包括 a 、 b ) ，另兩種粒子的電性也相同 ( 包括 c ) ，但與前 3 種的電性相反，綜合以上情況可知，只有選項(xiàng) D 正確。 ? 質(zhì)譜儀原理如圖所示， a為粒子加速器，電壓為 U1； b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B1，板間距離為 d； c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B2。今有一質(zhì)量為 m、電荷量為＋ e的正電子 (不計(jì)重力 )，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做半徑為 R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求： ?關(guān)于質(zhì)譜儀和回旋加速器的問題 ? (1)粒子射出加速器時(shí)的速度 v為多少？ ? (2)速度選擇器的
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