高考物理 模拟新题精选分类解析（第11期）专题20带电粒子在交变电场、交变磁场中的运动.doc

2013高考物理 模拟新题精选分类解析（第11期）专题20带电粒子在交变电场、交变磁场中的运动1.（20分）（2013北京市西城区模拟）如图1所示，m、n为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为u0，s1、s2为板上正对的小孔。金属板p和q水平放置在n板右侧，关于小孔s1、s2所在直线对称，两板的长度和两板间的距离均为l；距金属板p和q右边缘l处有一荧光屏，荧光屏垂直于金属板p和q；取屏上与s1、s2共线的o点为原点，向上为正方向建立x轴。m板左侧电子枪发射出的电子经小孔s1进入m、n两板间。电子的质量为m，电荷量为e，初速度可以忽略。不计电子重力和电子之间的相互作用。（1）求电子到达小孔s2时的速度大小v；（2）若板p、q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场，电子刚好经过p板的右边缘后，打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小b和电子打在荧光屏上的位置坐标x；（3）若金属板p和q间只存在电场， p、q两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示，单位时间内从小孔s1进入的电子个数为n。电子打在荧光屏上形成一条亮线。忽略电场变化产生的磁场；可以认为每个电子在板p和q间运动过程中，两板间的电压恒定。a. 试分析在一个周期（即2t0时间）内单位长度亮线上的电子个数是否相同。b. 若在一个周期内单位长度亮线上的电子个数相同，求2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数n；若不相同，试通过计算说明电子在荧光屏上的分布规律。 b. 2.(22分) （浙江省稽阳联谊学校2013届高三4月联考）如图甲所示，两平行金属板间接有如图乙所示的随时间变化的交流电压，且当大于零时,上极板电势比下极板高。金属板板长=0.2m，板间距离=o.2m。在金属板右侧，紧挨着金属板边缘有一个足够长的匀强磁场区域，其边界为直线和，、均与两板中线垂直，磁感应强度t，方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线连续射入电场中，已知每个粒子的速度大小为m/s，比荷c/kg,重力忽略不计。在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视为恒定不变，不考虑因电场变化对带电粒子运动产生的影响，不考虑电荷间的相互影响。求：(1)能够进入磁场区域的粒子的最大动能与最小动能的比值；(2)要让穿过进入磁场的粒子都能从磁场中返回到，磁场区域的最小宽度；(3) 满足什么条件，穿过进入磁场的粒子能重新返回进入电场?3. (18 分) （2013山东省文登市模拟）如图甲所示，平行金属板pq、mn水平地固定在地面上方的空间，金属板长 l=20cm，两板间距d=10cm，两板间的电压ump=100v。在距金属板m端左下方某位置有一粒子源a，从粒子源竖直向上连续发射速度相同的带电粒子，射出的带电粒子在空间通过一垂直于纸面向里的磁感应强度b=0.20t的圆形区域匀强磁场(图中未画出)后，恰好从金属板 pq左端的下边缘水平进入两金属板间，带电粒子在电场力作用下恰好从金属板mn的右边缘飞出。已知带电粒子的比荷qm=2.0106c/kg，粒子重力不计，计算结果保留两位有效数字。 求： (1)带电粒子射人电场时的速度大小； (2)圆形匀强磁场区域的最小半径； (3)若两金属板间改加如图乙所示的电压，在哪些时刻进入两金属板间的带电粒子不碰到极板而能够飞出两板间。4.(18分）（2013北京市海淀区模拟）图12所示为回旋加速器的示意图。它由两个铝制d型金属扁盒组成,两个d形 盒正中间开有一条狭缝，两个d型盒处在匀强磁场中并接在高频交变电源上。在d1盒中 心a处有离子源，它产生并发出的a粒子,经狭缝电压加速后,进入d2盒中。在磁场力的 作用下运动半个圆周后，再次经狭缝电压加速。为保证粒子每次经过狭缝都被加速，设法 使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致。如此周而复始，速度越来越 大,运动半径也越来越大,最后到达d型盒的边缘，以最大速度被导出。已知a粒子电荷 量为q,质量为m，加速时电极间电压大小恒为u,磁场的磁感应强度为b,d型盒的半径为r，设狭缝很窄,粒子通过狭缝的时间可以忽略不计，设a粒子从离子源发出时的初速度为 零。（不计a粒子重力）求：(1)a粒子第一次被加速后进入d2盒中时的速度大小；(2)a粒子被加速后获得的最大动能ek和交变电压的频率f(3)a粒子在第n次由d1盒进入d2盒与紧接着第n+1次由d1盒进入d2盒位置之间的距离x。xn+1nn+1xxn5( 16 分）（2013江苏省徐州市三模）如图甲，距离很近的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区域，磁场范围很大，方向垂直纸面向里。在边界上固定两个等长的平行金属板a 和d ，两金属板中心各有小孔s1、s2 ，板间电压的变化规律如图乙，正、反向最大电压均为u0 ，周期为t0 。一个质量为m、电荷量为q 的粒子在磁场中运动的周期也是t0 。现将该粒子在t=t0/4时刻由s1 静止释放，经电场加速后通过s2又垂直于边界进人右侧磁场区域，在以后的运动过程中不与金属板相碰。不计粒子重力、极板外的电场及粒子在两边界间