高考物理帶電粒子在磁場中的運動的技巧及練習(xí)題及練習(xí)題(含答案)及解析(參考版)
2025-04-02 21:10本頁面
【正文】 R1＝ ，R2＝…②兩種離子在GA上落點的間距s＝2(R1?R2)＝ …③（3）質(zhì)量為m1的離子，在GA邊上的落點都在其入射點左側(cè)2R1處，由于狹縫的寬度為d，因此落點區(qū)域的寬度也是d（如圖二中的粗線所示）．同理，質(zhì)量為m2的離子在GA邊上落點區(qū)域的寬度也是d（如圖二中的細線所示）．為保證兩種離子能完全分離，兩個區(qū)域應(yīng)無交疊，條件為2（R1R2）＞d…④利用②式，代入④式得：2R1(1?)＞dR1的最大值滿足：2R1m=Ld得：(L?d)(1?)＞d求得最大值：dm＝L。Uq＝m1v12得：v1＝ …①（2）由牛頓第二定律和軌道半徑有： 時，粒子在磁場中運動的時間為（2分）【考點定位】考查帶電粒子在勻強磁場中的運動及其相關(guān)知識．15．利用電場和磁場，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用．如圖所示的矩形區(qū)域ACDG(AC邊足夠長)中存在垂直于紙面的勻強磁場，A處有一狹縫．離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)靜電場加速后穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場的方向射入磁場，運動到GA邊，被相應(yīng)的收集器收集．整個裝置內(nèi)部為真空．已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m2(m1m2)，電荷量均為q．加速電場的電勢差為U，離子進入電場時的初速度可以忽略．不計重力，也不考慮離子間的相互作用．(1)求質(zhì)量為m1的離子進入磁場時的速率v1； (2)當(dāng)磁感應(yīng)強度的大小為B時，求兩種離子在GA邊落點的間距s； (3)在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實際裝置中狹縫具有一定寬度．若狹縫過寬，可能使兩束離子在GA邊上的落點區(qū)域交疊，導(dǎo)致兩種離子無法完全分離．設(shè)磁感應(yīng)強度大小可調(diào)，GA邊長為定值L，狹縫寬度為d，狹縫右邊緣在A處．離子可以從狹縫各處射入磁場，入射方向仍垂直于GA邊且垂直于磁場．為保證上述兩種離子能落在GA邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度．【答案】（1）（2） （3）dm＝L【解析】（1）動能定理） （2分）當(dāng)α=30176。) （1分）解得h=(1)R（α=30176?；颚?90176。時，粒子在磁場中運動的時間為當(dāng)α=90176?！敬鸢浮浚?）1m；（2） m2（3）【解析】試題分析：（1）微粒在勻強電場做類平拋運動，微粒的加速度:根據(jù)運動學(xué)： 運動的半徑：解得: x=1m（2）要使微粒做直線運動，電場應(yīng)反向，且有：故電場應(yīng)該調(diào)節(jié)為方向向下，大小為 經(jīng)時，微粒運動的位移極板上被微粒擊中區(qū)域為半徑為r的圓，其中 （3）微粒做勻速圓周運動，洛倫茲力充當(dāng)向心力： 豎直向下射出的微粒打在B板的左端恰好與B板相切,如圖甲所示： 當(dāng)粒子源和B板右邊擊中點距離為直徑時距離最遠：如圖乙所示： 故B板被微粒打中的區(qū)域的長度都為考點：帶電粒子在復(fù)合場中的運動；帶電粒子在勻強磁場中的運動.11．在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個靜止的放射性原子核發(fā)生了一次α衰變．放射出α粒子（ ）在與磁場垂直的平面內(nèi)做圓周運動，其軌道半徑為R．以m、q分別表示α粒子的質(zhì)量和電荷量． （1）放射性原子核用 表示，新核的元素符號用Y表示，寫出該α衰變的核反應(yīng)方程． （2）α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，求圓周運動的周期和環(huán)形電流大小． （3）設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，求衰變過程的質(zhì)量虧損△m．【答案】（1）放射性原子核用 表示，新核的元素符號用Y表示，則該α衰變的核反應(yīng)方程為 ；（2）α粒子的圓周運動可以等效成一個環(huán)形電流，則圓周運動的周期為 ，環(huán)形電流大小為 ；（3）設(shè)該衰變過程釋放的核能都轉(zhuǎn)為為α粒子和新核的動能，新核的質(zhì)量為M，則衰變過程的質(zhì)量虧損△m為損 ． 【解析】（1）根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知，該α衰變的核反應(yīng)方程為（2）設(shè)α粒子在磁場中做圓周運動的速度大小為v，由洛倫茲力提供向心力有根據(jù)圓周運動的參量關(guān)系有得α粒子在磁場中運動的周期根據(jù)電流強度定義式，可得環(huán)形電流大小為（3）由，得設(shè)衰變后新核Y的速度大小為v′，核反應(yīng)前后系統(tǒng)動量守恒，有Mv′–mv=0可得根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和能量守恒定律有解得說明：若利用解答，亦可．【名師點睛】（1）無論哪種核反應(yīng)方程，都必須遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒．（2）α衰變的生成物是兩種帶電荷量不同的“帶電粒子”，反應(yīng)前后系統(tǒng)動量守恒，因此反應(yīng)后的兩產(chǎn)物向相反方向運動，在勻強磁場中，受洛倫茲力作用將各自做勻速圓周運動，且兩軌跡圓相外切，應(yīng)用洛倫茲力計算公式和向心力公式即可求解運動周期，根據(jù)電流強度的定義式可求解電流大小．（3）核反應(yīng)中釋放
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1