高考物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動壓軸難題二輪復(fù)習(xí)及答案-資料下載頁
2025-04-05 05:00本頁面
【正文】 電場加速后從PQ噴出．在加速氙原子核的過程中探測器獲得反向推力(不計氙原子核、等離子體的重力．不計粒子之間相互作用與相對論效應(yīng))．已知極板長RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q，求：(1)當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場時，其電場強度E多大．(2)氙原子核從PQ噴出時的速度大小v2．(3)因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強度減半并分布在整個區(qū)域Ⅱ中，求能進入?yún)^(qū)域I的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比．【來源】【全國市級聯(lián)考】湖南省衡陽市2018屆高三下學(xué)期第三次聯(lián)考理綜物理試題【答案】（1）E=v1B1。（2）。（3）%．【解析】（1）等離子體由下方進入?yún)^(qū)域I后，在洛倫茲力的作用下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子受到的電場力等于洛倫茲力時，形成穩(wěn)定的勻強電場，設(shè)等離子體的電荷量為q′ ，則 即 （2）氙原子核在磁場中做勻速圓周運動時,設(shè)速度為v3,則有： 根據(jù)題意，在A處發(fā)射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成寬度為D的平行氙原子核束，即則： 氙原子核經(jīng)過區(qū)域I加速后，離開PQ的速度大小為，根據(jù)動能定理可知：其中電壓 聯(lián)立可得（3）根據(jù)題意，當(dāng)區(qū)域Ⅱ中的磁場變?yōu)橹?，根?jù) 可知，r′=r=D ①根據(jù)示意圖可知，沿著AF方向射入的氙原子核，恰好能夠從M點沿著軌跡1進入?yún)^(qū)域I，而沿著AF左側(cè)射入的粒子將被上極板RM擋住而無法進入?yún)^(qū)域I．該軌跡的圓心O1，正好在N點，AO1=MO1=D，所以根據(jù)幾何關(guān)系可知，此時∠FAN=900；②根據(jù)示意圖可知，沿著AG方向射入的氙原子核，恰好從下極板N點沿著軌跡2進入?yún)^(qū)域I，而沿著AG右側(cè)射入的粒子將被下極板SN擋住而無法進入?yún)^(qū)域I． AO2=AN=NO2=D，所以此時入射角度∠GAN=300；根據(jù)上述分析可知，只有∠FAG=600；這個范圍內(nèi)射入的粒子還能進入?yún)^(qū)域I．該區(qū)域的粒子占A處總粒子束的比例為 點睛：考查牛頓第二定律與運動學(xué)公式的應(yīng)用，掌握由洛倫茲力提供向心力的求解方法，理解動能定理的內(nèi)容，注意正確畫出運動軌跡，及分清各段運動性質(zhì)；第三問要注意臨界條件，求出恰從上、下兩邊緣射出的粒子的入射角，從而求出射入Ⅰ區(qū)的粒子數(shù)點比．10．在空間中存在垂直于紙面向里的勻強磁場，其豎直邊界AB、CD的寬度為d，在邊界AB左側(cè)是豎直向下、場強為E的勻強電場，現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子（不計重力）從P點以大小為v0的水平初速度射入電場，隨后與邊界AB成45176。射入磁場，若粒子能垂直CD邊界飛出磁場，試求：（1）勻強磁場的磁感應(yīng)強度B；（2）從進入電場到穿出磁場的總時間。 【來源】陜西省漢中市漢臺區(qū)2019屆高三年級教學(xué)質(zhì)量第一次檢測考試物理試題【答案】（1）勻強磁場的磁感應(yīng)強度B為；（2）從進入電場到穿出磁場的總時間為?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）粒子進入磁場時的速度為：粒子運動軌跡如圖所示，由幾何知識得：粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：解得：；（2）粒子在電場中做類平拋運動，粒子進入磁場時的豎直分速度為：vy=vsin45176。=v0=，解得，粒子在電場中的運動時間為：；粒子在磁場中做勻速運動的周期為： ；粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角我：θ=45176。，粒子在磁場中的運動時間為：，粒子從進入電場到穿出磁場的總時間為：
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