20xx年高考物理一輪復(fù)習(xí)隨堂練習(xí)磁場對運(yùn)動電荷的作用新人教版-wenkub.com
2025-03-15 03:38 本頁面
【正文】 江蘇，14)1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如圖8－2－29所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可以忽略不計．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直．A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為＋q，在加速器中被加速，． (1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比； (2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t； (3)實際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率都有最大值的限制．若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動能Ekm. 解析：(1)設(shè)粒子第1次經(jīng)過狹縫后的半徑為r1，速度為v1 qU＝mv，qv1B＝m，解得r1＝ 同理，粒子第2次經(jīng)過狹縫后的半徑r2＝ ，則r2∶r1＝∶1. (2)設(shè)粒子到出口處被加速了n圈 2nqU＝mv2，qvB＝m，T＝，t＝nT，解得t＝. (3)加速電場的頻率應(yīng)等于粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的頻率，即f＝ 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bm時，加速電場的頻率應(yīng)為fBm＝，粒子的動能Ek＝mv2 當(dāng)fBm≤fm時，粒子的最大動能由Bm決定，qvmBm＝m)，解得Ekm＝. 當(dāng)fBm≥fm時，粒子的最大動能由fm決定，vm＝2πfmR，解得Ekm＝2π2mfR2. 答案：(1)∶1 (2) (3)當(dāng)fBm≤fm時，Ekm＝；當(dāng)fBm≥fm時，Ekm＝2π2mfR2圖8－2－3012．如圖8－2－30所示，在真空中半徑r＝10－2 m的圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T，方向如圖的勻強(qiáng)磁場，一批帶正電的粒子以初速度v0＝106 m/s，從磁場邊界上直徑ab的一端a沿著各個方向射入磁場，且初速度方向與磁場方向都垂直，該粒子的比荷為q/m＝108 C/kg，不計粒子重力．求： (1)粒子的軌跡半徑； (2)粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間； (3)若射入磁場的速度改為v0′＝105 m/s，其他條件不變，試用斜線畫出該批粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域．(sin 37176。又未加磁場時有l(wèi)＝v0t，所以可求得比荷＝，A項對；周期T＝可求出，B項對；但初速度未知，所以C、D項錯． 答案：AB4.圖8－2－22 如右圖8－2－22所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場．帶電粒子(不計重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場區(qū)域時，速度方向偏轉(zhuǎn)60176。角斜向上射入磁場，( ) A．粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點O B．粒子在x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動的半徑之比為2∶1 C．粒子完成一次周期性運(yùn)動的時間為 D．粒子第二次射入x軸上方磁場時，沿x軸前進(jìn)3R 解析：由r＝可知，粒子在x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動的半徑之比為1∶2，所以B項錯誤；粒子完成一次周期性運(yùn)動的時間t＝T1＋T2＝＋＝，所以C項錯誤；粒子第二次射入x軸上方磁場時沿x軸前進(jìn)l＝R＋2R＝3R，則粒子經(jīng)偏
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