如图甲是一种利用磁场约束离子运动的装置原理图,内、外半径分别为R和3R的圆筒共轴放置,轴线
水平,在轴线正下方是一对平行金属板,上板正中间的小孔a与外筒正中间的小孔b在通过轴线的同一竖直线上,a、b间距离为d、两筒之间分布着以轴为圆心的同心磁场,各处磁感应强度大小近似相等,磁感应强度为B,从右往左看截面如图乙所示。在平行板下板中央的一个质量为m、电量为e的氢离子(
)从静止加速经小孔a从小孔b进入磁场,在磁场中的轨迹恰好与内筒下边缘相切;一段时间后调节板间电压为原来的2倍,并让一个氘核(
)在下极板同一位置从静止加速也进入磁场。已知离子与筒壁正碰后均原速反弹且碰撞时间极短,离子与筒壁接触其电荷量不变,筒壁光滑,忽略离子间的相互作用和它们在平行板间加速的时间。
(1)求加速氢离子时平行板间的电压U多大;
(2)分析氘核是否与内筒壁碰撞,如果与内筒壁碰撞,求它与内筒壁第一次碰撞的点P(未在图中画出)与小孔b的水平距离s的大小;
(3)若氢离子第一次与筒左侧壁垂直碰撞后沿直线返回,运动到P点时与氘核相遇,筒长
,求氢、氘核释放的时间间隔。
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(1)求加速氢离子时平行板间的电压U多大;
(2)分析氘核是否与内筒壁碰撞,如果与内筒壁碰撞,求它与内筒壁第一次碰撞的点P(未在图中画出)与小孔b的水平距离s的大小;
(3)若氢离子第一次与筒左侧壁垂直碰撞后沿直线返回,运动到P点时与氘核相遇,筒长
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2023·广东·二模 查看更多[3]
2023届广东省大湾区普通高中高三联合模拟考试物理试题(二)(已下线)10.带电粒子在复合场或组合场中的运动-2023年河北、广东、重庆地区二模分类汇编2024届天津市天津市河西区天津市第四中学模拟预测物理试题
更新时间:2023-04-27 20:37:39
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,两竖直虚线MN和M′N′间的距离AC=d,P、Q点在直线M′N′上。一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)以某一速度从A点垂直于MN射入;若两竖直虚线间的区域内只存在场强大小为E、沿竖直方向的匀强电场,则该粒子将从P点离开场区,射出方向与AC的夹角叫做电偏转角,记为
;若两竖直虚线间的区域内只存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面的匀强磁场,则该粒子将从Q点离开场区,射出方向与AC的夹角叫做磁偏转角,记为
。
(1)若两竖直虚线间的区域内同时存在上述电场和磁场,且该粒子沿直线运动从C点离开场区;
i.该粒子从A点入射的速度是多大?
ii.证明电偏转角
与磁偏转角
满足tan
=sin
;
(2)若
,求该粒子从A点入射的速度多大时,电偏转角等于磁偏转角,即
?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4aad2809ae62aede2362deaf04bd1ed.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/104b5a3aca3b79e21a579de54e96c744.png)
(1)若两竖直虚线间的区域内同时存在上述电场和磁场,且该粒子沿直线运动从C点离开场区;
i.该粒子从A点入射的速度是多大?
ii.证明电偏转角
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(2)若
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,正三角形ABC边长2L,三角形内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B,从AB边中点P垂直AB向磁场内发射一带电粒子,粒子速率为v0,该粒子刚好从BC边中点Q射出磁场。
(1)求粒子的比荷![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9da659de03afffb155aaa89e6d1f7e70.png)
(2)若从P向磁场内各方向以相同速率
发射同样粒子,求AC边上有粒子到达的区域长度s。
(1)求粒子的比荷
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9da659de03afffb155aaa89e6d1f7e70.png)
(2)若从P向磁场内各方向以相同速率
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】信号放大器是一种放大电信号的仪器,如图甲,其可以通过在相邻极板间施加电压,使阴极逸出的电子,击中极板时,激发出更多电子,从而逐级放大电信号。已知电子质量
,带电量
。
(1)在极板上建立三维坐标系,如图乙所示。极板上方空间内存在磁场,其强度为
,方向平行
轴。极板间电压
极小,几乎不影响电子运动。如图,某次激发中,产生了2个电子
和
,其初速度方向分别在
与
平面内,且与
轴正方向成
角,则:
(i)判断
的方向;
(ii)
两个电子运动到下一个极板的时间
和
;
(2)若单位时间内阴极逸出的电子数量为
保持不变,每个电子打到极板上可以激发出
个电子,且
,式中
为常数、
为两极间电压;激发的电子均能打在下一极板上;经过
极板后,所有电子被阳极接收;求阳极处接收电子产生的电流
。
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(1)在极板上建立三维坐标系,如图乙所示。极板上方空间内存在磁场,其强度为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7f9e8449aad35c5d840a3395ea86df6d.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c24095e409b025db711f14be783a406c.png)
(i)判断
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(ii)
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(2)若单位时间内阴极逸出的电子数量为
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,一足够长的矩形区域abcd内有磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,现从ad边的中点O处,以垂直磁场且跟ad边成30º角的速度方向射入一带电粒子.已知粒子质量为m,带电量为q,ad边长为L,不计粒子重力.
(1)若粒子从ab边上射出,则入射速度v0的范围是多少?
(2)粒子在磁场中运动的最长时间为多少?
(1)若粒子从ab边上射出,则入射速度v0的范围是多少?
(2)粒子在磁场中运动的最长时间为多少?
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解答题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】如图所示,空间均匀分布的磁场,其方向都垂直于纸面向外,y轴是两磁场的分界面。在x>0区域内,磁感应强度大小为B1=2T,在x<0的区域内,磁感应强度大小为B2=1T。处于坐标原点O处有一个中性粒子(质量为M=3.2×10-25kg)分裂为两个带等量异号的带电粒子a和b,其中粒子a的质量m=
M(
可以取0~1的任意值),电量q=+3.2×10-19C。分裂时释放的总能量E=1.0×104eV。释放的总能量全部转化为两个粒子的动能。设
粒子的速度沿x轴正方向。不计粒子重力和粒子之间的相互作用力;不计中性粒分裂时间。求:
(1)若
=0.25,粒子a在右边磁场运动的半径Ral;
(2)
取多大时,粒子a在右边磁场运动的半径最大;
(3)
取多大时,两粒子会在以后的运动过程中相遇?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9f435efcc7869eec21bdba1ed81dc3f5.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e170f206fdbbd834aad7580c727e2cc6.png)
(1)若
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9f435efcc7869eec21bdba1ed81dc3f5.png)
(2)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9f435efcc7869eec21bdba1ed81dc3f5.png)
(3)
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,真空室内有一个点状的α粒子放射源P,它向各个方向发射α粒子(不计重力),速率都相同。ab为P点附近的一条水平直线(P到直线ab的距离PC=L),Q为直线ab上一点,它与P点相距PQ=
L(现只研究与放射源P和直线ab同一个平面内的α粒子的运动),当真空室内(直线ab以上区域)只存在垂直该平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场时,水平向左射出的α粒子恰到达Q点。(α粒子的电荷量为+q,质量为m;sin37°=0.6;cos37°=0.8)求:
(1)α粒子的发射速率;
(2)能到达直线ab的α粒子所用最长时间和最短时间的比。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/31f8f7e40ba386c0a9675896b52752d6.png)
(1)α粒子的发射速率;
(2)能到达直线ab的α粒子所用最长时间和最短时间的比。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/10/22/2576492436783104/2578825084592128/STEM/2ea9ab72-8813-4434-b1f5-868c8c422ffc.png?resizew=172)
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