20xx人教版高中物理選修3-1第3章6帶電粒子在勻強磁場中的運動(編輯修改稿)
2024-12-25 17:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 器時，半徑最大，動能最大， E m ＝12m v2＝B2q2r22 m，與加速的電壓無關(guān)，故 D 正確。 考點題型設(shè)計 ? 如圖所示，在 xOy平面內(nèi)， y≥0的區(qū)域有垂直于 xOy平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為 B，一質(zhì)量為 m、帶電量大小為 q的粒子從原點 O沿與 x軸正方向成 60176。 角方向以 v0射入，粒子的重力不計，求帶電粒子在磁場中運動的時間和帶電粒子離開磁場時的位置。 ?帶電粒子在勻強磁場中的運動 解析： 解答本題時可按以下思路分析： 確定粒子的電性→判定洛倫茲力方向→畫出運動軌跡→確定圓心、半徑、 圓心角→確定運動時間及離開磁場的位置 當帶電粒子帶正電時，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動時間 t1＝240176。360176。T ＝4π m3 qB 粒子在 C 點離開磁場 OC ＝ 2 R sin60176。 ＝3 m v0qB 故離開磁場的位置為 ( －3 m v0qB， 0) 當帶電粒子帶負電時，軌跡如圖中 ODE 所示，同理求得粒子在磁場中的運動時間 t2＝120176。360176。T ＝2π m3 qB 離開磁場時的位置為 (3 m v0qB， 0) 答案： 4π m3 qB ( － 3 m v 0qB ， 0) 或 2π m3 qB ( 3 m v 0qB ， 0) ( 青州市實驗中學(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磁場，有 5 個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動軌跡為相應(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 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 處進入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為 ( ) 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，粒子運動的軌道半徑 r ＝m vqB∝m vq，而由題圖可知，半徑最大的粒子有兩個， 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為 3 和 4 ，半徑最小的粒子的編號為 1 ，半徑處于中間的粒子的編號為 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 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)強度為 B1，板間距離為 d； c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強度為 B2。今有一質(zhì)量為 m、電荷量為＋ e的正電子 (不計重力 )，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進入分離器后做半徑為 R的勻速圓周運動。求： ?關(guān)于質(zhì)譜儀和回旋加速器的問題 ? (1)粒子射出加速器時的速度 v為多少？ ? (2)速度選擇器的
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