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

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、交变磁场中的运动内容摘要：

1、、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 1、 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 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 ；取屏上与 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 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 的速度大小 v；（2）若板 P、Q 间只存在垂直于纸面 2、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 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 2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 2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。 3、(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 的 交 流 电 压 u， 且 当 大 于 零 时 ,上极 板 电 势 比 下 极 板 高。 金 属 板 板 长 L=板 间 距 离 d=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 均 与 两 板 中 线 O垂 直 ， 磁 感 应 强 度 2105.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 4、知每个粒子的速度大小为 501vm/s，比荷 810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 磁 场 的 粒 子 都 能 从 磁 场 中 返 回 到 磁 场 区 域 的 最 小宽 度 ；(3) 什 么 条 件 ， 穿 过 磁 场 的 粒 子 能 重 新 返 回 进 入 电 场 ?(18 分) （2013 山东省文登市模拟）如图甲所示，平行金属板 平地固定在地面上方的空间，金属板长 l=20板间距 d=10板间的电压 00V 5、。 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=圆形区域匀强磁场(图中未画出)后，恰好从金属板 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。 已知带电粒子的比荷 =06C/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。 (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 6、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 中 心 A 处有离子源，, 经狭缝电压加速后, 进入 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 7、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 ：(1) a 粒子第一次被加速后进入 2) a 粒子被加速后获得的最大动能 f(3)a 粒子在第 n 次由 入 与 紧 接 着 第 n+1 次由 2盒位置之间的距离 x。 ( 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 x ，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 2 ，板间电压的变化规律如图乙，正、反向最大电压均为周期为 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 现将该粒子在 t= 时刻由 止释放，经电场加速后通过 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运动的时间.( l 求金属板的最大长度。 ( 2 求粒子第 n 次通过 3) 若质量 m =13/12 m 电荷量为q 的另一个粒子在 t = 0 时刻由 该粒子在磁场中运动的最大半径。