高考专题突破09　带电粒子在组合场中的运动公开课.docx

《高考专题突破09　带电粒子在组合场中的运动公开课.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考专题突破09　带电粒子在组合场中的运动公开课.docx（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、限时规范训练基础巩固题组1.（多项选择）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心局部是分别与高频交流电极相连 接的两个。形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都 能得到加速，两。形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如下图，要增大带电粒子射 出时的动能，那么以下说法中正确的选项是（）A.增大匀强电场间的加速电压B.增大磁场的磁感应强度C.减小狭缝间的距离D.增大。形金属盒的半径解析：选BD.回旋加速器利用电场加速和磁场偏转来加速粒子，粒子射出时的轨道半2径恰好等于O形盒的半径，根据可得，v=喏,因此离开回旋加速器时的动能1 42 V2&=彳机=、一可知，与加速电压无关，

2、与狭缝距离无关，A、C错误；磁感应强度越大， 2 Lm。形盒的半径越大，动能越大，B、D正确.2 .质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具.图中的铅盒A中的放射 源放出大量的带正电粒子（可认为初速度为零），从狭缝Si进入电压为U的加速电场区加速 后，再通过狭缝S2从小孔G垂直于射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN为切线、 磁感应强度为凰 方向垂直于纸面向外半径为K的圆形匀强磁场.现在上的方点（图中 未画出）接收到该粒子，且艮那么该粒子的比荷为（粒子的重力忽略不计）（）11 I4UR2B2R2B2A或A R2B2 R2B2解析：选C.设粒子被加速后获得的速度为v9由动能定理有：qU=

3、mv2f粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r场中做匀速圆周运动的轨道半径r，故C正确.3 .如下图，在xOy坐标系的OWyWd的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场，在 dWyW2d的区域内分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，MN为电场和磁场的交界面，为磁场的上边界.现从原点。处沿”轴正方向发射出速率为。0、比荷（电荷量与质量之比）为左的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与而相切并返回磁场.电场强度=罄，不 乙Ka计粒子重力和粒子间的相互作用.试求:axxxxXXX Xy:N:Nx x x x泡x x xE粒子第一次穿过MN时的速度大小和水平位移的大小;磁场的磁感应强度B的大小.解析：（1）根据动能

4、定理，得夕&/=5m一律砒解得v=2v（）粒子在电场中做类平抛运动，有F=qE, a粒子运动的轨迹如下图，设粒子以与X轴正方向成0角进入磁场、/02 。义tan 0=x=V,解得。=60。0,J根据 A+Kcos，=d,得 R=1377n由牛顿第二定律可得qvB=nr9解得B=-j.答案：（1）2如圆展粤4 .如下图，虚线MN为匀强电场和匀强磁场的分界线，匀强电场场强大小为E,方向 竖直向下且与边界成0=45。角，匀强磁场的磁感应强度为反 方向垂直纸面向外，在 电场中有一点P, P点到边界MN的竖直距离为d.现将一质量为机、电荷量为q的带正电粒 子从尸处由静止释放(不计粒子所受重力，电场和磁场

5、范围足够大).求：E此夕建P：一(1)粒子第一次进入磁场时的速度大小；(2)粒子第一次出磁场处到第二次进磁场处的距离；(3)假设粒子第一次进入磁场后的某时刻，磁感应强度大小突然变为肥，但方向不变，此 后粒子恰好被束缚在该磁场中，那么方的最小值为多少？解析：(1)设粒子第一次进入磁场时的速度大小为小由动能定理可得qEd=mv29解得：。=(2)粒子在电场和磁场中的运动轨迹如下图，粒子第一次出磁场到第二次进磁场，两 点间距为Xca9E由类平抛运动规律：x=vt9 y=at29 qE=ma9由几何知识可得x=y9解得：t=解得：t=8mdIe9两点间的距离为：xca =y2vt9 代入数据可得：xC

6、A=4y2d.v2(3)由 qvB=nr9 v=2qEdm联立解得：R=2mEd由题意可知，当粒子运动到厂点处改变磁感应强度的大小时，粒子运动的半径有最大 值，即v最小，粒子的运动轨迹如图中的虚线圆所示.2+2设此后粒子做圆周运动的轨迹半径为r,那么由几何关系可知/=十一艮 , mv所以B=， qr代入数据可得：Bf=2（2-y2）B.答案：誓4日（3）2（2-也）3 III能力提升题组5 .（多项选择）如下图，在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E,在“ 轴的下方等腰三角形CDM区域内有垂直于xOy平面由内向外的匀强磁场,磁感应强度为5, 其中C、。在“轴上，它们到原点。的距离均

7、为。，。=45。.现将一质量为机、电荷量为4 的带正电粒子，从y轴上的P点由静止释放，设尸点到。点的距离为儿 不计重力作用与 空气阻力的影响.以下说法正确的选项是（） 元A.假设无=蹙曾，那么粒子垂直CM射出磁场B.假设h碧察 那么粒子平行于X轴射出磁场C.假设 仁鬻,那么粒子垂直CM射出磁场D,假设入=察1，那么粒子平行于X轴射出磁场解析：选AD.假设/i= 2n忐那么在电场中，由动能定理得：qEh=mv2;在磁场中，由彩2牛顿第二定律得联立解得：r=a,根据几何知识可知粒子垂直CM射出磁场,1故A正确，B错误.假设同理可得：/=中，那么根据几何知识可知粒子平行于x轴 otntLL射出磁场，

8、故C错误，D正确.6 .如下图，L和心为平行线，匕上方和心下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相 同的匀强磁场，A、3两点都在心线上，带电粒子从A点以初速度。与心线成。=30。角斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计粒子重力，以下 说法中不正确的选项是（）XXXXXXXX XXXXXXXXvl2 ABXXXXXXXX XXXXXXXX A.带电粒子一定带正电B.带电粒子经过8点时的速度一定跟在A点的速度相同C.假设将带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变）它仍能经过B点D.假设将带电粒子在A点时的初速度方向改为与乙2线成60。角斜向上，它就不再经过3 点解析：选A.画出

9、带电粒子运动的两种可能轨迹，如下图，对应正、负电荷，故A 错误；带电粒子经过B点的速度跟在A点时的速度大小相等、方向相同，故B正确；根据 轨迹，粒子经过边界Li时入射点到出射点间的距离与经过边界心时入射点到出射点间的距 离相同，与速度大小无关，所以当初速度变大但保持方向不变，它仍能经过点，故C正确；设Li与心之间的距离为d,由几何知识得A到3的距离为所以，假设将带电 ian u粒子在A点时初速度方向改为与心线成60。角斜向上，它就不再经过3点，故D正确.7.一台质谱仪的工作原理如下图.大量的甲、乙两种离子飘入电压为Uo的加速电场, 其初速度几乎为0,经加速后，通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直

10、的方向进入磁感应 强度为3的匀强磁场中，最后打到照相底片上.甲、乙两种离子的电荷量均为+ q,质 量分别为2机和.，图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.-出法+ ；电场:底片求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离X；在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度d;假设考虑加速电压有波动，在（UoAt/）到（Uo+AS之间变化，要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，求狭缝宽度L满足的条件.解析：(1)甲种离子在电场中加速时，有设甲种离子在磁场中的运动半径为n贝4 有 qvB=2mmUo根据几何关系有X=2n-L4解得X=4解得X=

11、mU（） rL.(2)如下图.最窄处位于过两虚线交点的垂线上d=rx-4mUo Z?qB2设乙种离子在磁场中的运动半径为r22 r的最小半径rimin=不2 r的最小半径rimin=不，2的最大半径fax.由题意知 2rlmin 2r2maxL8.平面直角坐标系xOy中,第i象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第in象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如下图.一带负电的粒子从电场中的。点以速度。沿x轴正 方向开始运动，。点到y轴的距离为到“轴距离的2倍.粒子从坐标原点。离开电场进入 磁场，最终从工轴上的尸点射出磁场，P点到y轴距离与。点到y轴距离相等.不计粒子重力，问:重力，问:XXXQ；P(1)粒

12、子到达0点时速度的大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度的大小之比.解析：(1)在电场中，粒子做类平抛运动，设。点到X轴距离为L,到y轴距离为2L, 粒子的加速度为，运动时间为右有2L=Oo/(D设粒子到达0点时沿y轴方向的分速度为Vyvy=at()设粒子到达0点时速度方向与x轴正方向夹角为“，有tan以=联立式得=45。即粒子到达。点时速度方向与x轴正方向成45。角斜向上.设粒子到达0点时速度大小为。，由运动的合成有V=yvi + Vy联立式得。=也如.(2)设电场强度为E,粒子电荷量为q,质量为小，粒子在电场中受到的电场力为人 由 牛顿第二定律可得F=maXF=qE设磁场的磁感应强度大小为B,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,所受的洛伦兹力提供向心力，有qDB=m1由几何关系可知R=也联立式得4=半.if L答案：（1八/5内，与X轴正方向成45。角斜向上