如图为某同学设计的带电粒子的聚焦和加速装置示意图。位于S点的粒子源可以沿纸面内与SO1(O1为圆形磁场的圆心)的夹角为的方向内均匀地发射速度为v0=10m/s、电荷量均为q=-2.0×10-4C、质量均为m=1.0×10-6kg的粒子,粒子射入半径为R=0.1m的圆形区域匀强磁场。已知粒子源在单位时间发射N=2.0×105个粒子,圆形区域磁场方向垂直纸面向里,沿着SO1射入圆形区域磁场的粒子恰好沿着水平方向射出磁场。粒子数控制系统是由竖直宽度为L、且L在范围内大小可调的粒子通道构成,通道竖直宽度L的中点与O1始终等高。聚焦系统是由有界匀强电场和有界匀强磁场构成,匀强电场的方向水平向右、场强E=0.625N/C,边界由x轴、曲线OA和直线GF(方程为:y=-x+0.4(m))构成,匀强磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度B=0.25T,磁场的边界由x轴、直线GF、y轴构成,已知所有经过聚焦系统的粒子均可以从F点沿垂直x轴的方向经过一段真空区域射入加速系统。加速系统是由两个开有小孔的平行金属板构成,两小孔的连线过P点,上下两板间电势差U=-10kV,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。求:
(1)圆形磁场的磁感应强度B0;
(2)当L=R时,求单位时间进入聚焦系统的粒子数N0;
(3)若进入加速系统内粒子的初速度均忽略不计,设从加速系统射出的粒子在测试样品中运动所受的阻力f与其速度v关系为(k=0.2N·s·m-1),求粒子在样品中可达的深度d;
(4)曲线OA的方程。
(1)圆形磁场的磁感应强度B0;
(2)当L=R时,求单位时间进入聚焦系统的粒子数N0;
(3)若进入加速系统内粒子的初速度均忽略不计,设从加速系统射出的粒子在测试样品中运动所受的阻力f与其速度v关系为(k=0.2N·s·m-1),求粒子在样品中可达的深度d;
(4)曲线OA的方程。
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(已下线)大题15 带电粒子在复合场中的运动-【大题精做】冲刺2024年高考物理大题突破+限时集训(江苏专用)2024届浙江省义乌中学高三上学期首考适应性考试物理试卷2024届浙江省Z20联盟(浙江省名校新高考研究联盟)高三上学期第一次联考物理试题
更新时间:2023-08-28 21:39:35
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【推荐1】如图所示,一个带负电的粒子沿磁场边界从A点射出,粒子质量为m、电荷量为-q,其中区域Ⅰ、Ⅲ内的匀强磁场宽为d,磁感应强度为B,垂直纸面向里,区域Ⅱ宽也为d,粒子从A点射出后经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点,不计粒子重力。
(1)求粒子从A点射出到回到A点经历的时间t;
(2)若在区域Ⅱ内加一水平向左的匀强电场且区域Ⅲ的磁感应强度变为2B,粒子也能回到A点,求电场强度E的大小;
(3)若粒子经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后返回到区域Ⅰ前的瞬间使区域Ⅰ的磁场反向且磁感应强度减半,则粒子的出射点距A点的距离为多少?
(1)求粒子从A点射出到回到A点经历的时间t;
(2)若在区域Ⅱ内加一水平向左的匀强电场且区域Ⅲ的磁感应强度变为2B,粒子也能回到A点,求电场强度E的大小;
(3)若粒子经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后返回到区域Ⅰ前的瞬间使区域Ⅰ的磁场反向且磁感应强度减半,则粒子的出射点距A点的距离为多少?
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【推荐2】如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在着重直纸面向外、大小为0.01T的匀强磁场区域I,在第三象限内存在另一垂直纸面向外的匀强磁场区域II,在第四象限内存在着沿x轴负方向的匀强电场。一质子由坐标为的P点以某一初速度v0进入磁场,速度方向与y轴负方向成角,质子沿垂直x轴方向进入第四象限的电场,经坐标为的Q点第一次进入第三象限内的磁场区域II,已知L=0.1m,质子比荷。求:
(1)粒子的初速度v0大小;
(2)匀强电场的电场强度E的大小;
(3)若粒子从电场进入磁场区域II时做圆周运动的半径r=0.5L,求粒子从开始进入电场到第二次进入电场的时间间隔。
(1)粒子的初速度v0大小;
(2)匀强电场的电场强度E的大小;
(3)若粒子从电场进入磁场区域II时做圆周运动的半径r=0.5L,求粒子从开始进入电场到第二次进入电场的时间间隔。
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【推荐3】如图所示,在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为O1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场,在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内,有一沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一质量为m、电荷量为+q(q>0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入,当入射速度方向沿x轴方向时,粒子恰好从O1点正上方的A点射出磁场,不计粒子重力,求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)粒子离开第一象限时速度方向与y轴正方向的夹角正切值;
(3)若将电场方向变为沿y轴负方向,电场强度大小不变,粒子以速度v从O点垂直于磁场方向、并与x轴正方向夹角θ=300射入第一象限,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的总时间t
(1)磁感应强度B的大小;
(2)粒子离开第一象限时速度方向与y轴正方向的夹角正切值;
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【推荐1】在现代科学实验和技术设备中经常用电场或磁场控制带电粒子的运动.如图甲所示的装置由两部分构成,电子枪部分实现对电子加速,由偏转电场实现对电子的偏转.金属丝附近的电子被加速后,沿着中心线O O′进入偏转场.已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间的相互作用力,设电子刚刚离开金属丝时的速度为零.
(1)电子枪的加速电压为,求电子从金属板小孔穿出时的速度v0的大小;
(2)设平行板两板间距为d,两板长度均为L,两平行板板间所加电压为,求电子射出偏转电场时在垂直于板面方向偏移的距离;
(3)如何实现对电子精准控制,是设计者十分关心的问题.请你回答
①如果只改变偏转电场的电压,能使电子穿过平行板,分析电压的取值范围;
②如果在两板间加磁场控制该电子(如图乙所示),仍能使电子穿过平行板,分析所加匀强磁场的磁感应强度B取值范围.
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①如果只改变偏转电场的电压,能使电子穿过平行板,分析电压的取值范围;
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【推荐2】两块面积和间距均足够大的金属板水平放置,如图1所示,金属板与可调电源相连形成电场,方向沿轴正方向。在两板之间施加磁场,方向垂直平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间点放置一粒子源,可连续释放质量为、电荷量为、初速度为零的粒子,不计重力及粒子间的相互作用,图中物理量均为已知量。求:
(1)时刻释放的粒子,在时刻的速度;
(2)时刻释放的粒子,在时刻的位置坐标;
(3)在直线上放置一排粒子接收器,在时间内哪些时刻释放的粒子在电场存在期间被接收。
(1)时刻释放的粒子,在时刻的速度;
(2)时刻释放的粒子,在时刻的位置坐标;
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【推荐3】如图所示,坐标系xoy位于光滑绝缘水平面内,其中第二象限内存在一个与坐标平面平行方向如图的匀强电场。一质量为M,电量为的小球a从A点由静止释放。沿AO方向运动,到达O点时速度为v,AO长度为,若小球a恰能与静止在O点质量为的不带电小球b发生弹性碰撞,相碰时电荷量平分,同时瞬间撤去电场并在整个空间加一垂直于坐标平面向下的匀强磁场。忽略两小球间的静电力及小球运动所产生磁场的影响。求:
(1)匀强电场的电场强度大小E;
(2),b两球碰后的速度;
(3)若从a,b两球相碰到两球与O点第一次共线所用时间为t,则匀强磁场的磁感应强度的大小为多少?
(1)匀强电场的电场强度大小E;
(2),b两球碰后的速度;
(3)若从a,b两球相碰到两球与O点第一次共线所用时间为t,则匀强磁场的磁感应强度的大小为多少?
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