2022年高考物理專題復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動 粵教版

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1、2022年高考物理專題復(fù)習(xí) 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動 粵教版+BB0EPSA1A2加速電場速度選擇器1是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后,進(jìn)入速度選擇器。速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場。下列表述錯誤的是A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的荷質(zhì)比越小Bv加速電源第20題圖2用于加速粒子的回旋加速器其核心部分如圖所示,兩D形盒分別與電源相連下列說法正確

2、的是 A要使加速器能對質(zhì)子加速,兩盒應(yīng)該與交變電源相連 B質(zhì)子在電場中被加速,加速電壓越高,射出的速率v越大 CD型盒的直徑越大,射出的率度v越大D質(zhì)子在磁場中運(yùn)動的周期隨質(zhì)子速度增大而增大DC+3. 如圖為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖,等離子體束(含有正、負(fù)離子)以某一速度垂直噴射入由一對磁極CD產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場中,A、B是一對平行于磁場放置的金屬板穩(wěn)定后電流表中的電流從“+”極流向“-”極,由此可知 A. D磁極為N極 B. 正離子向B板偏轉(zhuǎn)C. 負(fù)離子向D磁極偏轉(zhuǎn) D. 離子在磁場中偏轉(zhuǎn)過程洛侖茲力對其不做功4如圖,在空間中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,其豎直邊界AB,CD的寬度為d,在邊界AB左側(cè)

3、是豎直向下、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)從P點(diǎn)以大小為v0的水平初速度射入電場,隨后與邊界AB成45射入磁場若粒子能垂直CD邊界飛出磁場,穿過小孔進(jìn)入如圖所示兩豎直平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中減速至零且不碰到正極板(1)請畫出粒子上述過程中的運(yùn)動軌跡,并求出粒子進(jìn)入磁場時的速度大小v;(2)求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(3)求金屬板間的電壓U的最小值5(18分)如圖所示,內(nèi)圓半徑為r、外圓半徑為2r的圓環(huán)內(nèi)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場圓環(huán)左側(cè)的平行板電容器兩板間電壓為U,靠近M板處靜止釋放質(zhì)量為m、電量為q的正離子,經(jīng)過電場加速后從N板小孔射出,并沿圓

4、環(huán)直徑方向射入磁場,求:(1) 離子從N板小孔射出時的速率;(2) 離子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑;(3) 要使離子不進(jìn)入小圓區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍(1)設(shè)離子射入勻強(qiáng)磁場時的速率為v,由動能定理得: 解得:(2)設(shè)離子在磁場中圓周運(yùn)動的半徑為R,離子所受洛倫茲力提供向心力:由牛頓第二定律有: 聯(lián)立可得(3)若離子恰好不進(jìn)入小圓,設(shè)離子與小圓相切時軌道半徑為R0,此時軌跡如圖所示,在中,由幾何關(guān)系得:解得:要使離子不進(jìn)入小圓,必須解得磁感應(yīng)強(qiáng)度(評分說明:各3分;各2分;各2分)d6(18分)如圖所示,質(zhì)量m0.015kg的木塊Q放在水平桌面上的A點(diǎn)A的左邊光滑,右邊粗糙,與木塊間的動摩擦因

5、數(shù)0.08在如圖的兩條虛線之間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和水平向里的勻強(qiáng)磁場,場強(qiáng)分別為E20N/C、B1T場區(qū)的水平寬度d0.2m,豎直方向足夠高帶正電的小球P,質(zhì)量M0.03kg,電荷量q0.015C,以v00.5m/s的初速度向Q運(yùn)動與Q發(fā)生正碰后,P在電、磁場中運(yùn)動的總時間t1.0s不計(jì)P和Q的大小,P、Q碰撞時無電量交換,重力加速度g取10m/s2,計(jì)算時取,試求:(1)通過受力分析判斷碰后P球在電、磁場中做什么性質(zhì)的運(yùn)動;(2)P從電、磁場中出來時的速度大?。唬?)P從電、磁場中出來的時刻,Q所處的位置(1)(共3分)P進(jìn)入電、磁場后,受電場力、重力、洛倫茲力三力作用。電場力 (1分)

6、重力 (1分)可見電場力與重力大小相等方向相反,兩力平衡。故相當(dāng)于P在電、磁場中只受洛侖茲力作用,做勻速圓周運(yùn)動。 (1分)(2)(共8分)由 (1分)得 (1分)周期 (1分)代入數(shù)據(jù)得 (1分)由已知條件,有,故P的軌跡圓心角30 (2分)由右圖可知,軌跡半徑 (1分)結(jié)合式得 (1分)(3)(共7分)P和Q碰撞時,系統(tǒng)動量守恒,有 (1分)解得 (1分)對Q應(yīng)用牛頓第二定律,有 得 (1分)Q停下前運(yùn)動的時間 (1分)由于,說明P離開電、磁場時,Q已經(jīng)停下 (1分)故位移 (1分)即Q停留在右方距初始位置0.225m處。 (1分)7(18分)如圖所示,在光滑絕緣的水平面內(nèi),對角線AC將邊

7、長為L的正方形分成ABC和ADC兩個區(qū)域,ABC區(qū)域有垂直于水平面的勻強(qiáng)磁場,ADC區(qū)域有平行于DC并由C指向D的勻強(qiáng)電場質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子從A點(diǎn)沿AB方向以v的速度射入磁場區(qū)域,從對角線AC的中點(diǎn)O進(jìn)入電場區(qū)域(1)判斷磁場的方向并求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(2)討論電場強(qiáng)度E在不同取值時,帶電粒子在電場中運(yùn)動的時間tABCDOv解:(1)根據(jù)左手定則,可以判斷磁場方向垂直紙面向里。設(shè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為r,有:依題意,聯(lián)立,解得:(2)設(shè)帶電粒子恰好從D點(diǎn)離開電場時對應(yīng)的電場強(qiáng)度為E0,則有:得:討論:(i)當(dāng)時,粒子從DC邊離開電場,此時粒子在電場中運(yùn)動的時間為t1(ii)

8、當(dāng)時,粒子從AD邊離開電場,此時粒子在電場中運(yùn)動的時間為t2,有:得:評分說明:判斷磁場方向及正確各給2分; 討論(i)、(ii)每項(xiàng)正確給2分8如圖12所示,在坐標(biāo)系xOy中,第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強(qiáng)磁場a和b,OP為分界線,在區(qū)域a中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B,方向垂直于紙面向里;在區(qū)域b中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向外,P點(diǎn)坐標(biāo)為(4l,3l)一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域b,經(jīng)過一段時間后,粒子恰能經(jīng)過原點(diǎn)O,不計(jì)粒子重力(sin370.6,cos370.8)求:(1)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)的時間最少是多少?(2)粒子運(yùn)動的速度可能是多少?(1)設(shè)粒子的入射速度為v,用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場a區(qū)和b區(qū)運(yùn)動的軌道半徑和周期則:RaRbTaTb粒子先從b區(qū)運(yùn)動,再進(jìn)入a區(qū)運(yùn)動,然后從O點(diǎn)射出時,粒子從P運(yùn)動到O點(diǎn)所用時間最短如圖所示tan得37粒子在b區(qū)和a區(qū)運(yùn)動的時間分別為:tbTbtaTa故從P點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)所用最短時間為:ttatb.(2)由題意及圖可知n(2Racos2Rbcos)解得:v(n1,2,3)

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