高中物理速度選擇器和回旋加速器模擬試題及解析-wenkub.com
2025-04-02 21:09 本頁面
【正文】 （1）圓周運動周期等于交流電周期才可獲得持續(xù)加速,設(shè)圓周運動半徑為r、周期為T：，解得 （2）粒子圓周運動： 粒子被加速： 解得：【點睛】此題重在理解回旋加速器原理，加速電場半個周期改變一次反響，與磁場周期相同，保證粒子在電場中一直加速，在磁場中旋轉(zhuǎn)．進行計算時，把握好在電場和磁場中運動時間的關(guān)系。(7)a粒子在第n次由D1盒進入D2盒與緊接著第n+1次由隊盒進入隊盒位置之間的距離△x；(8)試推理說明：質(zhì)子在回旋加速器中運動時，隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差△r是增大、減小還是不變？【答案】(1)；(2)；(3) 當(dāng)R＞＞d時，t1可忽略不計；(4)；(5)；(6)；(7)；(8) r△rk+1＜△rk 【解析】【分析】(1)回旋加速器是利用電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)來加速粒子；經(jīng)回旋加速器的最大速度由洛倫茲力提供向心力可求得由D形盒的半徑?jīng)Q定.(2)回旋加速器是利用電場加速和磁場偏轉(zhuǎn)來加速粒子，根據(jù)動能定理求出n次加速后的速度，根據(jù)勻變速直線運動的速度時間公式求出加速的時間，再求出粒子偏轉(zhuǎn)的次數(shù)，從而得出在磁場中偏轉(zhuǎn)的時間，兩個時間之和即為離開離子源到被第n次加速結(jié)束時所經(jīng)歷的時間．(3)在電場中的總的運動可以看做連續(xù)的勻加速直線運動，故根據(jù)平均速度公式可得在電場中運動時間。設(shè)從粒子源產(chǎn)生的帶電粒子的初速度為零，不計粒子受到的重力，求：(1)帶電粒子能被加速的最大動能Ek；(2)盡管粒子在狹縫中每次加速的時間很短但也不可忽略。在D1盒中心A處有粒子源，產(chǎn)生的帶正電粒子在兩盒之間被電場加速后進入D2盒中。已知金屬盒的半徑為R，磁場的磁感應(yīng)強度為B，金屬盒間縫隙的加速電壓為U，質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q。設(shè)第一次加速后做圓周運動的圓心O1到O的距離為x1,第二次加速后做圓周運動的圓心O2到O的距離為x2，這二個距離平均值約為最后從加速器射出時圓周運動的圓心位置x，求x的值，并說明出口處為什么在A的左邊；(4)實際使用中，磁感應(yīng)強度B會出現(xiàn)波動，若在t=時粒子第一次被加速，要實現(xiàn)連續(xù)n次加速，求B可波動的最大范圍。磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場與盒面垂直。（1）請判斷勻強磁場的方向；（2）求帶電粒子剛進入極板左側(cè)時的速度大小v；（3）求粒子的比荷（）。【答案】（1）（2）【解析】【分析】（1）粒子先在電場中加速，然后勻速通過、則根據(jù)平衡可求出、兩板間的電壓（2）根據(jù)粒子的運動軌跡找到運動半徑，借助于可求出偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度【詳解】（1）設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，已知粒子在電場中S1與S2之間加速，根據(jù)動能定理可得：；帶電粒子在P1和P2間運動，根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡可得： 解得：；（2）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力：；已知，解得：7．如圖所示，一對平行金屬極板a、b水平正對放置，極板長度為L，板間距為d，極板間電壓為U，且板間存在垂直紙面磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場（圖中未畫出）。則軌跡對應(yīng)的圓心角60176。已知速度的偏轉(zhuǎn)角60176。3．如圖所示，有一對平行金屬板。(1)求第二象限中電場強度和磁感應(yīng)強度的比值；(2)求第一象限內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小B；(3)粒子離開磁場后在電場中運動是否通過x軸？如果通過x軸，求其坐標(biāo)；如果不通過x軸，求粒子到x軸的最小距離。虛線OA位于第一象限，與y軸正半軸的夾角θ=60176。在此角范圍內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場；OA與y軸負半軸所夾空間里存在與OA平行的勻強電場，電場強度大小E=10N/C?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)不會通過，【解析】【詳解】(1)由題意可知，粒子在第二象限內(nèi)做勻速直線運動,根據(jù)力的平衡有解得(2)粒子在第二象限的磁場中做勻速圓周運動，由題意可知圓周運動半徑根據(jù)洛倫茲力提供向心力有解得磁感應(yīng)強度大小(3)粒子離開磁場時速度方向與直線OA垂直，粒子在勻強電場中做曲線運動，粒子沿y軸負方向做勻減速直線運動，粒子在P點沿y軸負方向的速度大小粒子在電場中沿y軸方向的加速度大小設(shè)經(jīng)過時間，粒子沿y軸方向的速度大小為零，根據(jù)運動學(xué)公式有時間內(nèi)，粒子沿y軸方向通過的位移大小聯(lián)立解得由于故帶電粒子離開磁場后不會通過x軸，帶電粒子到x軸的最小距離2．如圖，正方形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，已知該區(qū)域的邊長為。電壓為10V；兩板之間有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B0=，方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里。不計微粒重力。軌跡半徑解得：q=21022C（3）根據(jù) 則4．如圖所示的速度選擇器水平放置，板長為L，兩
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