《高中物理复习专题三电场与磁场专题分层带电粒子在复合场中的运动.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理复习专题三电场与磁场专题分层带电粒子在复合场中的运动.docx（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题分层突破练9带电粒子在复合场中的运动A组1.(2021湖南邵阳高三一模)如图所示,有一混合正离子束从静止通过同一加速电场后,进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域。如果这束正离子束在区域中不偏转,不计离子的重力,则说明这些正离子在区域中运动时一定相同的物理量是()A.动能B.质量C.电荷D.比荷2.(多选)(2021辽宁高三一模)劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器如图所示,真空中的两个D形金属盒间留有平行的狭缝,粒子通过狭缝的时间可忽略。匀强磁场与盒面垂直,加速器接在交流电源上,A处粒子源产生的质子可在盒间被正常加速。下列说法正确的是()A.虽然逐渐被加速,质子每运动半周的时间不变B.只增大交流
2、电压,质子在盒中运行总时间变短C.只增大磁感应强度,仍可能使质子被正常加速D.只增大交流电压,质子可获得更大的出口速度3.(2021四川成都高三二模)如图所示,在第一、第四象限的y0.8 m区域内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小E=4103 N/C;在第一象限的0.8 mtDF,但计算所得tODtDF,不符合实际,由此可以判断电子是从OD间离开电场的。即电子在电场中运动的时间为t0=2mBe。(3)电子A、C通过x轴后沿y轴方向的分运动是匀速运动,且它们沿y轴方向的分速度相等,所以两个电子打在荧光屏的同一点,意味着两个电子在第三、第四象限运动的总时间相等。设电子A在第四象限运动时间为t
3、1、在第三象限运动时间为t2;电子C在第四象限运动时间为t1、在第三象限运动时间为t2。电子A离开电场时平行于x轴方向的分速度为v1=at1在第四象限有2d=12at12在第三象限有3d=v1t2电子C从x=x0处进入电场,则有x0=12at12离开电场时平行于x轴方向的分速度为v1=at1在第三象限有3d=v1t2由前面分析有t1+t2=t1+t2由以上各式联立解得x0=9d8(另一解x0=2d不合题意舍去)电子C射入磁场的位置在x0左侧2d处,所以x=-7d8。6.答案 (1)mv022qd(2)(2-1)mv0qd(3)8+(2+1)2v0nd(n=1,2,3,)解析 (1)粒子第一次在
4、电场中运动,所用时间为t1,则有qE=ma2d=v0t1d=12at12联立解得t1=2dv0E=mv022qd。(2)设粒子到达AB边界沿电场方向的速度为vy,粒子速度v与AB边界的夹角为,则vy=at1tan=vyv0v=v0cos联立解得=45v=2v0粒子在磁场中运动,若恰好不从上边界CD飞出,轨迹如图所示。设粒子在磁场中运动的半径为R,由几何关系可得R-Rcos=d由牛顿第二定律得qvB0=mv2R联立解得B0=(2-1)mv0qd。(3)设粒子在磁场中运动的周期为T,每次在磁场中运动的时间为t2,则T=2mqB0t2=22T联立解得t2=(2+1)d2v0设粒子第一次到达x轴的时间
5、为tx,则tx=2t1+t2=8+(2+1)2v0d故粒子到达x轴的时刻t为t=n(2t1+t2)=8+(2+1)2v0nd(n=1,2,3,)。7.答案 (1)2qUm(2)2UR0(3)2mqUqr(4)T=r2n+1mqU(n=0,1,2,)解析 (1)离子通过加速电场,由动能定理得qU=12mv2,解得v=2qUm。(2)离子经过静电分析器,由向心力公式得qE0=mv2R0,解得E0=2UR0。(3)由于MNPQ,则O2M/PQPMO2=MPO1又O2PM与O1PM为等腰三角形所以O1MO2P为菱形,则离子运动的半径R1=r由向心力公式得qvB0=mv2R1得B0=2mqUqr。(4)
6、如图所示,由几何关系可知2(2n+1)R2=2r(n=0,1,2,)得R2=2r2n+1(n=0,1,2,)带电粒子在磁场中运动的周期T0=2R2v=2r2n+1mqU(n=0,1,2,)又T2=T04,所以T=T02=r2n+1mqU(n=0,1,2,)。8.答案 (1)B2e2d28E(2)2610d-65d(3)1+26260B解析 (1)对于能量为E的电子,在磁场中轨迹半径为d2,根据Bev=mv2r可知r=mvBe=2mEBe=d2解得m=B2e2d28E。(2)对于能量为E-E的电子,有r1=2m(E-E)Be=2mEBe1-EE=2mEBe1-E2E=0.49d对于能量为E+E的
7、电子,有r2=2m(E+E)Be=2mEBe1+EE=2mEBe1+E2E=0.51d轨迹如图所示由勾股定理得lOM=(0.49d)2-(0.01d)2=65dlON=(0.51d)2-(0.01d)2=2610d因此发散电子束进入偏转磁场时的宽度为lMN=2610d-65d。(3)对于能量为E+E的电子lON=2610d进入偏转磁场的发散角为,由于轨迹关于偏转磁场的角平分线对称,因此圆心在平分线上的O3点,半径设为r,如图所示。其中sin=0.01d0.51d=151cos=2610d0.51d=265.1由正弦定理得lONsin(45+)=rsin45解得r=sin45lONsin(45+)=sin45lONsin45cos+cos45sin=lONcos+sin=512610026+10d因此rr2=BB2=1002610026+10,即B2=1+26260B。