《2020高考物理二輪 專題訓(xùn)練14 帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動(三)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理二輪 專題訓(xùn)練14 帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動(三)(4頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2020高考物理二輪專題訓(xùn)練14 帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動(三)
1.(18分)如圖1所示為某種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖.其中加速電場的電壓為U,靜電分析器中與圓心O1等距各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相同,方向沿徑向指向圓心O1;磁分析器中在以O(shè)2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),布著方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行.由離子源發(fā)出一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計(jì)),經(jīng)加速電場加速后,從M點(diǎn)沿垂直于該點(diǎn)的場強(qiáng)方向進(jìn)入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧軌跡做勻速圓周運(yùn)動,并從N點(diǎn)射出靜電分析器.而
2、后離子由P點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界,又垂直于磁場方向射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點(diǎn)射出,并進(jìn)入收集器.測量出Q點(diǎn)與圓心Q2的距離為d.
圖1
(1)試求靜電分析器中離子運(yùn)動軌跡處電場強(qiáng)度E的大?。?
(2)試求磁分析器中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向;
(3)如果離子的質(zhì)量為0.9 m,電荷量仍為q,其它條件不變,那么,這個離子射出電場和射出磁場的位置是否變化.通過分析和必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo),請你說明.
2.(18分)如圖2甲所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場,其變化規(guī)律如圖乙所示,電場強(qiáng)度E0= V/m,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷=106 C/kg的
3、帶電粒子從電場中的C點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)t1=×10-5 s的時間粒子通過MN上的D點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖丙所示規(guī)律變化.(計(jì)算結(jié)果均可保留π)
圖2
(1)求粒子到達(dá)D點(diǎn)時的速率;
(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.3 T時粒子做圓周運(yùn)動的周期和半徑;
(3)若在距D點(diǎn)左側(cè)d=21 cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板ab,求粒子從C點(diǎn)運(yùn)動到擋板時所用的時間;
(4)欲使粒子垂直打在擋板ab上,求擋板ab與D點(diǎn)的距離所滿足的條件.
3.如圖3所示,在坐標(biāo)系xOy中,過原點(diǎn)的直線OC與x軸正向的夾角φ=120°,在OC右側(cè)有一勻強(qiáng)電場,在第二、三象限
4、內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場,其上邊界與電場邊界重疊,右邊界為y軸,左邊界為圖中平行于y軸的虛線,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里.一帶正電荷q、質(zhì)量為m的粒子以某一速度自磁場左邊界上的A點(diǎn)射入磁場區(qū)域,并從O點(diǎn)射出,粒子射出磁場的速度方向與x軸的夾角θ=30°,大小為v,粒子在磁場內(nèi)的運(yùn)動軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧,且弧的半徑為磁場左右邊界間距的2倍,粒子進(jìn)入電場后,在電場力的作用下又由O點(diǎn)返回磁場區(qū)域,經(jīng)過一段時間后再次離開磁場.已知粒子從A點(diǎn)射入到第二次離開磁場所用的時間恰好等于粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期.忽略重力的影響.求:
圖3
(1)粒子經(jīng)過A點(diǎn)時的速度方向和A點(diǎn)到x軸的距離;
5、
(2)勻強(qiáng)電場的大小和方向;
(3)粒子從第二次離開磁場到再次進(jìn)入電場所用的時間.
4.在某一真空空間內(nèi)建立xOy坐標(biāo)系,從原點(diǎn)O處向第一象限發(fā)射一比荷=1×
104 C/kg的帶正電的粒子(重力不計(jì)),速度大小v0=103 m/s、方向與x軸正方向成30°角.
圖4
(1)若在坐標(biāo)系y軸右側(cè)加有勻強(qiáng)磁場區(qū)域,在第Ⅰ象限,磁場方向垂直xOy平面向外;在第Ⅳ象限,磁場方向垂直xOy平面向里;磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=1 T,如圖4(a)所示,求粒子從O點(diǎn)射出后,第2次經(jīng)過x軸時的坐標(biāo)x1.
(2)若將上述磁場改為如圖4(b)所示的勻強(qiáng)磁場.在t=0到t=×10-4 s時間內(nèi),磁場方向垂直于xOy平面向外;在t=×10-4 s到t=×10-4 s時間內(nèi),磁場方向垂直于xOy平面向外,此后該空間不存在磁場.在t=0時刻,粒子仍從O點(diǎn)以與原來相同的速率v0射入,求粒子從O點(diǎn)射出后第2次經(jīng)過x軸時的坐標(biāo)x2.
答案
1.(1) (2) 垂直紙面向外 (3)射出電場位置不變,射出磁場位置變化
2.(1)1.5×104 m/s (2)×10-5 s 5 cm
(3)3.24×10-5 s (4)(16 k-3)×10-2 m(k=1,2,3,……)
3.(1) (2),與x軸正向夾角為150° (3)
4.(1)0.2 m (2)0.6 m