（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題70 帶電粒子在交變電場 磁場中的運(yùn)動（A）加練半小時(shí)（含解析）

《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題70 帶電粒子在交變電場 磁場中的運(yùn)動（A）加練半小時(shí)（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題70 帶電粒子在交變電場 磁場中的運(yùn)動（A）加練半小時(shí)（含解析）（5頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、帶電粒子在交變電場，磁場中的運(yùn)動方法點(diǎn)撥(1)先分析在一個周期內(nèi)粒子的運(yùn)動情況，明確運(yùn)動性質(zhì)，判斷周期性變化的電場或磁場對粒子運(yùn)動的影響.(2)畫出粒子運(yùn)動軌跡，分析軌跡在幾何關(guān)系方面的周期性.1.1932年，勞倫斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器.回旋加速器的工作原理如圖1所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直.A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用.圖1(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2)求粒子從靜止開始加速到出口處

2、所需的時(shí)間t；(3)實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率都有最大值的限制.若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場頻率的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動能Ekm.2.如圖2甲所示，平面直角坐標(biāo)系中，0xl,0y2l的矩形區(qū)域中施加一個如圖乙所示的交變磁場(B0和T0未知)，磁場方向向里為正.一個比荷為c的帶正電的粒子從原點(diǎn)O以初速度v0沿x軸正方向入射，不計(jì)粒子重力.圖2(1)若粒子從t0時(shí)刻入射，在t的某時(shí)刻從點(diǎn)(l，)射出磁場，求B0的大小；(2)若B0，且粒子在0t的任一時(shí)刻入射時(shí)，粒子離開磁場時(shí)的位置都不在y軸上，求T0的取值范圍；(3)若B0，在xl的區(qū)域施加一個沿x軸負(fù)方向

3、的勻強(qiáng)電場，粒子在t0時(shí)刻入射，將在T0時(shí)刻沿x軸正方向進(jìn)入電場，并最終從(0,2l)沿x軸負(fù)方向離開磁場，求電場強(qiáng)度的大小以及粒子在電場中運(yùn)動的路程.答案精析1.(1)1(2)(3)當(dāng)fBmfm時(shí)，Ekm，當(dāng)fBmfm時(shí)，Ekm22mfm2R2解析(1)設(shè)粒子第1次經(jīng)過狹縫后的軌道半徑為r1，速度為v1，qUmv12，qv1Bm，解得r1，同理，粒子第2次經(jīng)過狹縫后的軌道半徑r2，則r2r11.(2)設(shè)粒子到出口處被加速了n圈，2nqUmv2，qvBm，T，tnT，解得t.(3)加速電場的頻率應(yīng)等于粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的頻率，即f，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bm時(shí)，加速電場的頻率應(yīng)為fBm，粒子能獲得

4、的動能Ekmv2，當(dāng)fBmfm時(shí)，粒子的最大動能由Bm決定，qvmBmm，解得Ekm，當(dāng)fBmfm時(shí)，粒子的最大動能由fm決定，vm2fmR，解得Ekm22mfm2R2.2.(1)(2)T0(3)(n0,1,2,3)(n0,1,2,3)解析(1)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，有qv0B0m，由幾何關(guān)系可得R2l2(R)2，解得Rl，聯(lián)立解得B0.(2)粒子運(yùn)動的軌跡半徑為R，臨界情況為粒子從t0時(shí)刻入射，并且軌跡恰好與y軸相切，如圖所示.粒子運(yùn)動周期T，由幾何關(guān)系，t時(shí)間內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為，對應(yīng)運(yùn)動時(shí)間t1TT，應(yīng)滿足t1，聯(lián)立可得T0.(3)粒子運(yùn)動軌跡如圖所示.由題意可得T0，解得T0，粒子在電場中運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律可得Eqma，根據(jù)運(yùn)動學(xué)規(guī)律可得往返一次用時(shí)t，則有t(n)T0，可得電場強(qiáng)度的大小E(n0,1,2，3)粒子在電場中運(yùn)動的路程xv02(n0,1,2)5