《（浙江專用）2019版高考物理大二輪復習優(yōu)選習題 專題三 電場與磁場 提升訓練11 帶電粒子在磁場中的運動.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（浙江專用）2019版高考物理大二輪復習優(yōu)選習題 專題三 電場與磁場 提升訓練11 帶電粒子在磁場中的運動.doc（18頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

提升訓練11　帶電粒子在磁場中的運動 1.如圖所示,OPQ是關于y軸對稱的四分之一圓,在PQMN區(qū)域有均勻輻向電場,PQ與MN間的電壓為U。PQ上均勻分布帶正電的粒子,可均勻持續(xù)地以初速度為零發(fā)射出來,任一位置上的粒子經電場加速后都會從O進入半徑為R、中心位于坐標原點O的圓形勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直xOy平面向外,大小為B,其中沿+y軸方向射入的粒子經磁場偏轉后恰能沿+x軸方向射出。在磁場區(qū)域右側有一對平行于x軸且到x軸距離都為R的金屬平行板A和K, 金屬板長均為4R, 其中K板接地,A與K兩板間加有電壓UAK>0, 忽略極板電場的邊緣效應。已知金屬平行板左端連線與磁場圓相切,O在y軸(0,-R)上。(不考慮粒子之間的相互作用力) (1)求帶電粒子的比荷qm; (2)求帶電粒子進入右側電場時的縱坐標范圍; (3)若電壓UAK=3U4,求到達K板的粒子數(shù)與進入平行板總粒子數(shù)的比值。 2.如圖為一裝放射源氡的盒子,靜止的氡核(86222Rn)經過一次α衰變成釙Po,新核Po的速率約為2105 m/s。衰變后的α粒子從小孔P進入正交的電磁場區(qū)域Ⅰ,且恰好可沿中心線勻速通過,磁感應強度B=0.1 T。之后經過A孔進入電場加速區(qū)域Ⅱ,加速電壓U=3106 V。從區(qū)域Ⅱ射出的α粒子隨后又進入半徑為r=33 m的圓形勻強磁場區(qū)域Ⅲ,該區(qū)域磁感應強度B0=0.4 T、方向垂直紙面向里。圓形磁場右邊有一豎直熒光屏與之相切,熒光屏的中心點M和圓形磁場的圓心O、電磁場區(qū)域Ⅰ的中線在同一條直線上,α粒子的比荷為qm=5107 C/kg。 (1)請寫出衰變方程,并求出α粒子的速率(保留一位有效數(shù)字); (2)求電磁場區(qū)域Ⅰ的電場強度大小; (3)粒子在圓形磁場區(qū)域Ⅲ的運動時間多長? (4)求出粒子打在熒光屏上的位置。 3.(2018年3月新高考研究聯(lián)盟第二次聯(lián)考)一臺質譜儀的工作原理如圖1所示。大量的甲、乙兩種離子以0到v范圍內的初速度從A點進入電壓為U的加速電場,經過加速后從O點垂直邊界MN進入磁感應強度為B的勻強磁場中,最后打到照相底片上并被全部吸收。已知甲、乙兩種離子的電荷量均為+q、質量分別為2m和m。不考慮離子間的相互作用。 圖1 圖2 (1)求乙離子離開電場時的速度范圍; (2)求所有離子打在底片上距O孔最遠距離xm; (3)若離子進入O孔時速度方向分布在y軸兩側各為θ=30的范圍內,如圖2所示,要使甲、乙兩種離子在底片上沒有重疊,求離子最大初速度v應滿足的條件。 4.如圖,在xOy坐標平面第一象限內x≤1 m的范圍中存在以y=x2為上邊界的沿y軸正方向的勻強電場,電場強度大小E1=2.0102 N/C,在直線MN(方程為y=1 m)的上方存在方向垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場。在x=-1 m處有一與y軸平行的接收板PQ,板兩端分別位于MN直線和x軸上;在第二象限,MN和PQ圍成的區(qū)域內存在沿x軸負方向的勻強電場,電場強度大小為E2。現(xiàn)有大量的帶正電粒子從x軸上02L2m(φ1-φ2)q時,收集效率η=0 解析 (1)帶電粒子在電場中加速時,電場力做正功,得 qU=12mv2-0 U=φ1-φ2 解得v=2q(φ1-φ2)m。 甲 (2)從AB圓弧面收集到的粒子有23能打到MN板上,則剛好不能打到MN上的粒子從磁場中出來后速度的方向與MN平行,則入射的方向與AB之間的夾角是60,在磁場中運動的軌跡如圖甲所示,軌跡圓心角θ=60。 根據(jù)幾何關系,粒子圓周運動的半徑r=L 由洛倫茲力提供向心力得qvB0=mv2r 聯(lián)立解得B0=1L2m(φ1-φ2)q。 乙 (3)磁感應強度增大,則粒子在磁場中的運動的軌道半徑減小,由幾何關系知,收集效率變小。 設粒子在磁場中運動圓弧對應的圓心角為α,如圖乙所示。 由幾何關系可知sinα2=L2r=LBq2mv=LB2q2m(φ1-φ2) 收集板MN上的收集效率 η=π-απ=1-2πarcsin LB2q2m(φ1-φ2) 當B>2L2m(φ1-φ2)q時,收集效率η=0。