2019-2020年高考物理 33與現(xiàn)代科技相關的帶電粒子在電磁場中的運動精解分析.doc
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2019-2020年高考物理 33與現(xiàn)代科技相關的帶電粒子在電磁場中的運動精解分析 高頻考點:與現(xiàn)代科技相關的帶電粒子在電場磁場中的運動 動態(tài)發(fā)布: xx重慶理綜卷第25題、xx天津理綜物理第12題 命題規(guī)律:與現(xiàn)代科技相關的帶電粒子在電場磁場中的運動電學的重要題型,是高考考查的重點和熱點,帶電粒子在與現(xiàn)代科技相關的帶電粒子在電場磁場中的運動常常以壓軸題出現(xiàn),難度大、分值高、區(qū)分度大。 命題分析 考查方式一 用電場和磁場來控制帶電粒子的運動 【命題分析】 此類題一般與科技實際結合緊密,情景新穎,難度較大,分值較高,一般作為壓軸題。 例1(xx重慶理綜卷第25題)某儀器用電場和磁場來控制電子在材料表面上方的運動,如圖4所示,材料表面上方矩形區(qū)域PPNN充滿豎直向下的勻強電場,寬為d;矩形區(qū)域NNMM充滿垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,長為3s,寬為s;NN為磁場與電場之間的薄隔離層。一個電荷量為e、質量為m、初速為零的電子,從P點開始被電場加速經隔離層垂直進入磁場,電子每次穿越隔離層,運動方向不變,其動能損失是每次穿越前動能的10%,最后電子僅能從磁場邊界MN飛出。不計電子所受重力。 (1)求電子第二次與第一次圓周運動半徑之比; (2)求電場強度的取值范圍; (3)A是的中點,若要使電子在A、間垂直于A飛出,求電子在磁場區(qū)域中運動的時間。 【解析】(1)設圓周運動的半徑分別為R1、R2、R n、R n+1、,第一和第二次圓周運動速率分別為v1和v2,動能分別為Ek1和Ek2。 由Ek2=0.81 Ek1,R1= ,R2= , Ek1=mv12,Ek2=mv22 解得R2∶R1=0.9 (2)設電場強度為E,第一次到達隔離層前的速率為v’。 由:eEd=mv’2,0.9mv’2=mv12,R1≤s, 解得E≤。 又由Rn=0.9 n-1 R1, 2 R1(1+0.9+0.92++0.9 n+)>s 解得:E>。 所以電場強度的取值范圍為 (1)設一個質量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿O’O的方向從O’點射入,板間不加電場和磁場時,離子打在屏上O點。若在兩極板間加一沿方向場強為E的勻強電場,求離子射到屏上時偏離O點的距離y0; (2)假設你利用該裝置探究未知離子,試依照以下實驗結果計算未知離子的質量數(shù)。 上述裝置中,保留原電場,再在板間加沿方向的勻強磁場?,F(xiàn)有電荷量相同的兩種正離子組成的離子流,仍從O’點沿O’O方向射入,屏上出現(xiàn)兩條亮線。在兩線上取y坐標相同的兩個光點,對應的x坐標分別為3.24mm和3.00mm,其中x坐標大的光點是碳12離子擊中屏產生的,另一光點是未知離子產生的。盡管入射離子速度不完全相等,但入射速度都很大,且在板間運動時O’O方向的分速度總是遠大于x方向和y方向的分速度。 【標準解答】(1)離子在電場中受到的電場力 ① 離子獲得的加速度 ② 離子在板間運動的時間 ③ 到達極板右邊緣時,離子在+y方向的分速度 ④ 離子從板右端到達屏上所需時間 ⑤ 離子射到屏上時偏離O點的距離 由上述各式,得 ⑥ (2)設離子電荷量為q,質量為m,入射時速度為,磁場的磁感應強度為B,磁場對離子的洛倫茲力 ⑦ 已知離子的入射速度都很大,因而離子在磁場中運動時間甚短,所經過的圓弧與圓周相比甚小,且在板間運動時,方向的分速度總是遠大于在x方向和y方向的分速度,洛倫茲力變化甚微,故可作恒力處理,洛倫茲力產生的加速度 ⑧- 配套講稿:
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