高考物理带电粒子在复合场中的运动习题知识点及练习题.pdf

高考物理带电粒子在复合场中的运动习题知识点及练习题word

一、带电粒子在复合场中的运动压轴题

1.下图为某种子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的

匀强磁场.其中MN和是间距为〃的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔。和

O,UN=ON=d,P为靶点，OP=kd(Z为大于1的整数)。极板间存在方向向

上的匀强电场，两极板间电压为质量为〃？、带电量为4的正子从。点由静止开始加

速，经O进入磁场区域.当子打到极板上O7V区域(含V点)或外壳上时将会被吸

收。两虚线之间的区域无电场和磁场存在，子可匀速穿过。忽略相对论效应和子所受

的重力。求：

(1)子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小；

(2)能使子打到P点的磁感应强度的所有可能值；

(3)打到P点的能量最大的子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。

【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理(重庆卷带解析)

【答案】(1)B=返叵(2)B=W匹,(〃=1,2,3,・・»2_I)⑶

qkdqkd

12

_Qk冗mkd12(k-l)m

\(J)小

【解析】

【分析】

带电粒子在电场和磁场中的运动、牛顿第二定律、运动学公式。

【详解】

(1)子经电场加速，由动能定理：

〃12

qU=—mv

可得y二户亘

Vm

磁场中做匀速圆周运动：

qvB—m—

刚好打在P点，轨迹为半圆，由几何关系可知：

kd

r=——

2

联立解得3=乳型”;

qkd

（2）若磁感应强度较人，设子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直

接打在P点，而做圆周运动到达N右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到。点堇新

加速，直到打在P点。设共加速了，次，有：

〃1、

nqU=­mvn

0

V

qvB=ni—

n

r

n

且：

kd

,;=T

解得：人项叵

qkd

要求子第一次加速后不能打在板上，有

且：