【二轮培优】题型5　电场、磁场新情境与电磁仪器问题-2025版高考物理二轮复习题型讲义.pdf

题型5电场、磁场新情境与电磁仪器问题

1.(11分)某研究团队设计了一种粒子加速器,其模型如图甲所示。“加速装置”为一对平行金属板,两

极板间的电势差为U;“循环部分”由4个圆形磁场区域组成(其磁感应强度大小可调);“测速装置”用于

测量粒子是否达到预期速度。一束质量为m、电荷量为e的负电粒子流,通过“引入装置”无初速度

飘入加速装置,经加速装置加速n次后从“引出装置”引出,并保持速度大小不变从AD中点O进入一

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边长为L的正方形匀强磁场(边界处无磁场),磁感应强度大小BkB(其中k0且可调节,B),

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如图丙所示,不计粒子重力、粒子间的相互作用,计算结果可以保留根号。

甲

乙

丙

(1)求粒子离开“引出装置”时的速度大小v。

0

(2)“测速装置”是一个长、宽、高分别为a、d、c的长方体中空装置,如图乙所示,其中上、下两面为

导电板,前、后两面为绝缘板,左、右两面开放,两导电板间有磁感应强度为B、方向向里的匀强磁场。

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调节加在两导电板上的电压,可以使粒子每次经过“测速装置”时均做匀速直线运动。求粒子最后一

次经过装置时,加在两导电板上的电压U。

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(3)由于干扰,导致粒子流以发散角∠POQ(在纸面内)从O点进入正方形匀强磁场(速度大小相等),如

图丙所示,其中∠POD∠QOA30°。若要求所有粒子均能从AB边射出(不含A、B点),求k的取值

范围。

2.(11分)(2024浙江杭州高三阶段练习)一种质谱仪的原理图如图甲所示,P和P两板间有相互垂直

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的匀强电场和匀强磁场,两板间电压U2000V,两板间距d0.02m,板间磁场的磁感应强度B0.1T,

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下方区域存在另一磁感应强度B0.1T的匀强磁场。大量质子沿P和P板间的中心线SS从小孔

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S进入该装置,后经狭缝S以速度v垂直进入下方磁场B,在洛伦兹力的作用下粒子打到照相底片

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上。已知质子的比荷10C/kg,其重力忽略不计,设中子和质子质量相同。求:

(1)速度v的大小;

0

(2)受到其他因素影响,发现从狭缝S射入的质子速度方向有微小的发散角θ,测得cosθ0.9,如图乙所

2

示,质子打在照相底片上会形成一条亮线,求该亮线的长度L;

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(