高考物理一轮总复习精品课件 第11章 磁场 课时规范练 第6讲 专题提升 带电粒子在组合场和交变电、磁场中的运动 (5).ppt

123451234512345(3)通过分析可知,当粒子沿轨迹②最终打在胶片的C端点时,对应粒子在整个过程中经历的时间最短,此时粒子在磁场中运动的轨迹半径为12345本课结束第6讲专题提升带电粒子在组合场和交变电、磁场中的运动12345基础对点练题组一带电粒子在组合场的运动1.(2024广东湛江模拟)如图所示,距离为L的竖直虚线P与Q之间分布着竖直向下的匀强电场,A为虚线P上一点,C为虚线Q上一点,水平虚线CD与CF之间分布着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,虚线CF与虚线Q之间的夹角θ=30°。质量为m、电荷量为q的粒子从A点以水平初速度v0射出,恰好从C点射入磁场,速度与水平方向的夹角也为θ,粒子重力忽略不计。(1)分析粒子带正电还是带负电。(2)求电场强度的大小。(3)求粒子在磁场中的运动时间。12345解析(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,所受静电力向下,则粒子带正电。(2)设带电粒子在匀强电场中运动时间为t0,有L=v0t012345123452.在如图所示的直角坐标系xOy中,x轴上方存在大小为E、方向与x轴负方向成45°角的匀强电场,x轴下方存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上的点P(0,L)由静止释放,从x轴上的A点第一次进入匀强磁场,不计粒子受到的重力。(1)求粒子第一次进入磁场的速度大小vA。(2)若第一次进入磁场后经第三象限垂直穿过y轴进入第四象限,求匀强磁场的磁感应强度大小B1。(3)若第一次进入磁场后从x轴上的C点第一次离开匀强磁场,恰好又从A点第二次进入匀强磁场,求匀强磁场的磁感应强度大小B2。1234512345(2)第一次进入磁场后做匀速圆周运动轨迹如图中图线1所示,由几何关系得轨迹半径R1=2L12345(3)若粒子从A进入磁场经C又回到A的运动轨迹如图中图线2所示,由几何关系可知在C点速度大小仍为vA,方向与x轴负方向成45°角,出磁场后做类平抛运动,垂直电场线方向LACcos45°=vAt由几何关系得轨迹半径R2=LACsin45°=8L12345题组二带电粒子在交变电、磁场中的运动3.(2024河南焦作模拟)如图甲所示,在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场,磁场方向垂直坐标平面,磁感应强度大小B随时间变化的关系如图乙所示,在t=0时刻有一比荷为1×104C/kg的带正电粒子从坐标为的P点以初速度v0=2×103m/s且与x轴正方向成60°的方向垂直磁场射入。开始时,磁场方向垂直坐标平面向里,不计粒子重力,求:12345(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;(2)在时间π×10-4~2π×10-4s内和时间0~π×10-4s内,粒子运动轨迹对应的圆心角之比;(3)粒子到达y轴时与O点的距离s。答案(1)0.4m(2)1∶2(3)1m12345解析(1)粒子进入磁场后在磁场中做匀速圆周运动,设轨迹半径为R,由洛伦兹力提供向心力有1234512345(3)粒子运动轨迹如图所示粒子恰好在t=π×10-4s时到达y轴,由图可知粒子到达y轴时与O点的距离为s=R+Rcos60°+2R(1-cos60°)=1m。12345综合提升练4.(2024广东汕尾中学期末)图甲为某科研小组设计的离子加速装置,其主要部分为竖直放置的长方体加速盒。加速盒左右侧面分别开有上下两个竖直狭缝,它们构成上下两个与左右侧面垂直的加速通道P、Q,四个狭缝的高度均为h,且互相对齐处于同一竖直面内。加速盒右侧空间存在垂直于狭缝所在竖直面的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在加速盒左右侧面之间加有如图乙所示的交变电压(U0数值未知),可以确保离子在通道内始终得到加速,现将一束初速度可以忽略的一价离子由加速通道P的左侧狭缝均匀地注入通道,经电场加速后,再经盒外匀强磁场偏转进入通道Q的右侧入口,最后经过通道Q加速后由左侧狭缝射出。已知上下狭缝中心间的竖直距离为H,沿狭缝中心进入磁场的离子恰能沿狭缝的中心射出,设离子的质量为m,元电荷电荷量为e,不计离子重力及离子间的相互作用。12345(1)求离子最后由加速通道Q射出时的动能。(2)若要求至少80%的离子能够通过两通道获得加速,求加速电压U0允许的变化范围。1234512345123455.(2024广东深圳模拟)一质谱仪的结构简图如