《高中物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí)：第九章磁場(chǎng) 課時(shí)作業(yè)45 Word版含解析》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí)：第九章磁場(chǎng) 課時(shí)作業(yè)45 Word版含解析（11頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)(四十五四十五)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)訓(xùn)練基礎(chǔ)訓(xùn)練1(2018安徽馬鞍山一模安徽馬鞍山一模)質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具它的構(gòu)造原理如圖所示，粒子源析同位素的重要工具它的構(gòu)造原理如圖所示，粒子源 S 發(fā)出兩種發(fā)出兩種帶正電的同位素粒子甲帶正電的同位素粒子甲、乙乙，速度都很小速度都很小，可忽略不計(jì)可忽略不計(jì)粒子經(jīng)過(guò)電粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最終打到底片上最終打到底片上，測(cè)得甲測(cè)得甲、乙兩粒乙兩粒子打在底片上的點(diǎn)到入射點(diǎn)的距離之比為子打在底片上的點(diǎn)到入射點(diǎn)

2、的距離之比為 32，則甲、乙兩粒子的，則甲、乙兩粒子的質(zhì)量之比是質(zhì)量之比是()A23B. 2 3C. 3 2D94答案：答案：D解析：解析：在加速電場(chǎng)中由在加速電場(chǎng)中由 Uq12mv2得得 v2Uqm，在，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中由勻強(qiáng)磁場(chǎng)中由 qvBmv2R得得 RD2mvqB，聯(lián)立解得聯(lián)立解得 mB2qD28U，則甲則甲、乙兩粒子的質(zhì)量之比為乙兩粒子的質(zhì)量之比為 m甲甲m乙乙D2甲甲D2乙乙94.2如圖所示左側(cè)為豎直放置的兩平行板如圖所示左側(cè)為豎直放置的兩平行板 M、N，右側(cè)為垂直紙，右側(cè)為垂直紙面向里的左面向里的左、右邊界分別為右邊界分別為 1、2 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B

3、.平行平行板板 M 的中心處有一電子放射源的中心處有一電子放射源 S，能源源不斷地發(fā)射一系列初速度，能源源不斷地發(fā)射一系列初速度可視為零的電子可視為零的電子，經(jīng)加速電壓經(jīng)加速電壓 U0加速后加速后，電子沿水平方向從電子沿水平方向從 N 板的板的小孔向右進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)小孔向右進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 經(jīng)一段時(shí)間電子到達(dá)磁場(chǎng)右邊界的經(jīng)一段時(shí)間電子到達(dá)磁場(chǎng)右邊界的 P 點(diǎn)點(diǎn) 如如果磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)楣鸥袘?yīng)強(qiáng)度變?yōu)?2B，欲使電子仍沿原來(lái)的軌跡到達(dá)，欲使電子仍沿原來(lái)的軌跡到達(dá) P 點(diǎn)，應(yīng)將加點(diǎn)，應(yīng)將加速電壓調(diào)節(jié)為速電壓調(diào)節(jié)為 U，則，則()AU4U0BU2U0CU 2U0DU14U0答案答案：A解析解析：要使電子在

4、磁場(chǎng)中仍打在要使電子在磁場(chǎng)中仍打在 P 點(diǎn)點(diǎn)，則可知電子的則可知電子的運(yùn)動(dòng)半徑不變，則由運(yùn)動(dòng)半徑不變，則由 Bevmv2R可知可知 RmvBe，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 加倍，加倍，而電子的軌道半徑而電子的軌道半徑 R 不變，則速度一定也加倍對(duì)電子的加速過(guò)程不變，則速度一定也加倍對(duì)電子的加速過(guò)程有有 eU12mv2，解得，解得 v2eUm，故要使速度加倍，加速電壓應(yīng)變?yōu)?，故要使速度加倍，加速電壓?yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的原來(lái)的 4 倍，倍，A 正確正確3 美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于 1932 年發(fā)明的回旋加速器年發(fā)明的回旋加速器， 應(yīng)用帶電應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中做圓

5、周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)， 能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量， 使人類(lèi)在獲得較高能量的帶電粒子使人類(lèi)在獲得較高能量的帶電粒子領(lǐng)域前進(jìn)了一大步領(lǐng)域前進(jìn)了一大步 如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖如圖所示為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖， 其其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)恒定中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)恒定，且被限制在且被限制在 A、C 兩板之間兩板之間，帶電粒帶電粒子從子從 P0處以初速度處以初速度 v0沿電場(chǎng)線(xiàn)方向射入加速電場(chǎng)沿電場(chǎng)線(xiàn)方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速經(jīng)加速電場(chǎng)加速后再進(jìn)入后再進(jìn)入 D 形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)

6、于這種改進(jìn)后的形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是()A帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次BP1P2P2P3C加速粒子的最大速度與加速粒子的最大速度與 D 形盒的尺寸有關(guān)形盒的尺寸有關(guān)D加速電場(chǎng)方向需要做周期性變化加速電場(chǎng)方向需要做周期性變化答案答案： C解析解析： 由題圖可知由題圖可知， 帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次，選項(xiàng)選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；由公式錯(cuò)誤；由公式 RmvqB和和 qU12mv2212mv21可知，帶電粒子每可知，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功相同電場(chǎng)力做功相同

7、，動(dòng)能增量相同動(dòng)能增量相同，但速度的增量不同但速度的增量不同，故故粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增加量不同粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增加量不同，選項(xiàng)選項(xiàng) B 錯(cuò)誤錯(cuò)誤；由由 vqBRm可知可知，加加速粒子的最大速度與速粒子的最大速度與 D 形盒的半徑有關(guān)形盒的半徑有關(guān)， 選項(xiàng)選項(xiàng) C 正確正確； 由由 T2mqB可可知，粒子運(yùn)動(dòng)的周期不隨知，粒子運(yùn)動(dòng)的周期不隨 v 的變化而變化，故加速電場(chǎng)的方向不需的變化而變化，故加速電場(chǎng)的方向不需做周期性變化，選項(xiàng)做周期性變化，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤錯(cuò)誤4(2018河南開(kāi)封一模河南開(kāi)封一模)如圖所示如圖所示，真空中有一以真空中有一以 O 點(diǎn)為圓心的點(diǎn)為圓心的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，半徑圓形勻

8、強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，半徑 R0.5 m，磁場(chǎng)垂直于紙面向里在，磁場(chǎng)垂直于紙面向里在 yR的區(qū)域存在沿的區(qū)域存在沿 y 軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度 E1.0105V/m.在坐標(biāo)原在坐標(biāo)原點(diǎn)點(diǎn) M 點(diǎn)有一帶正電的粒子以速點(diǎn)有一帶正電的粒子以速率率 v1.0106m/s 沿沿 x 軸正軸正方向射入磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)， 粒子穿出磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)粒子穿出磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)， 速度減小到速度減小到 0 后又返回磁場(chǎng)后又返回磁場(chǎng)，最終又從磁場(chǎng)離開(kāi)最終又從磁場(chǎng)離開(kāi)已知粒子的比荷為已知粒子的比荷為qm1.0107C/kg，粒子的重粒子的重力不計(jì)，求：力不計(jì)，求：(1)圓形磁場(chǎng)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；圓形

9、磁場(chǎng)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?2)該粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到再次穿出磁場(chǎng)所運(yùn)動(dòng)的路程該粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到再次穿出磁場(chǎng)所運(yùn)動(dòng)的路程答案：答案：(1)0.2 T(2)2.57 m解析：解析：(1)沿沿 x 軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子進(jìn)入電場(chǎng)后，速度減小軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子進(jìn)入電場(chǎng)后，速度減小到到 0， 粒子一定是從如圖所示的粒子一定是從如圖所示的 P 點(diǎn)射出磁場(chǎng)點(diǎn)射出磁場(chǎng)， 逆著電場(chǎng)線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)逆著電場(chǎng)線(xiàn)方向運(yùn)動(dòng)，所以粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑所以粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 rR0.5 m根據(jù)根據(jù) Bqvmv2R，得得 BmvqR，代入數(shù)據(jù)解得，代入數(shù)據(jù)解得 B0.2 T.(2)粒子返回磁場(chǎng)后，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從

10、粒子返回磁場(chǎng)后，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從 N 點(diǎn)射出磁場(chǎng)，點(diǎn)射出磁場(chǎng)，MN 為直為直徑，粒子在磁場(chǎng)中的路程為二分之一圓周的周長(zhǎng)徑，粒子在磁場(chǎng)中的路程為二分之一圓周的周長(zhǎng) s1R，設(shè)在電場(chǎng)，設(shè)在電場(chǎng)中的路程為中的路程為 s2，根據(jù)動(dòng)能定理得，根據(jù)動(dòng)能定理得 Eqs2212mv2，s2mv2Eq，總路程，總路程 ss1s2Rmv2Eq，代入數(shù)據(jù)解得，代入數(shù)據(jù)解得 s2.57 m.5(2018湖南、湖北八市十二校第二次聯(lián)考湖南、湖北八市十二校第二次聯(lián)考)如圖所示，在直角如圖所示，在直角坐標(biāo)系坐標(biāo)系 xOy 的第一象限中兩個(gè)相同的直角三角形區(qū)域的第一象限中兩個(gè)相同的直角三角形區(qū)域、內(nèi)分別內(nèi)分別充滿(mǎn)了方向相反充滿(mǎn)

11、了方向相反(垂直紙面垂直紙面)、 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， OC與與 x 軸正方向夾角為軸正方向夾角為 30，已知，已知 C 點(diǎn)坐標(biāo)為點(diǎn)坐標(biāo)為( 3l，l)，質(zhì)量為，質(zhì)量為 m、帶、帶電荷量為電荷量為 q 的帶正電的粒子從的帶正電的粒子從 A33l，l點(diǎn)以一定的速度平行于點(diǎn)以一定的速度平行于 y 軸軸方向垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向垂直進(jìn)入磁場(chǎng)， 并從并從 x 軸上的軸上的 D 點(diǎn)點(diǎn)(圖中未畫(huà)出圖中未畫(huà)出)垂直于垂直于 x 軸離開(kāi)軸離開(kāi)磁場(chǎng)，電荷的重力不計(jì)磁場(chǎng)，電荷的重力不計(jì)(1)求求 D 點(diǎn)的位置坐標(biāo)及粒子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域點(diǎn)的位置坐標(biāo)及粒子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度大小時(shí)的

12、速度大小 v；(2)若將區(qū)域若將區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)換成沿內(nèi)的磁場(chǎng)換成沿 x 軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，該粒子軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，該粒子仍從仍從 A 點(diǎn)以原速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域點(diǎn)以原速度進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，并最終仍能垂直于，并最終仍能垂直于 x 軸離開(kāi)，軸離開(kāi)，求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小 E.答案：答案：(1)2 33l，03qBl3m(2)3qB2l6m解析解析： (1)根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知， 粒子從粒子從 OC 的中點(diǎn)的中點(diǎn) O進(jìn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域入磁場(chǎng)區(qū)域，如圖甲所示，如圖甲所示，ACOD，則則 D 點(diǎn)的位置坐標(biāo)為點(diǎn)的位置坐標(biāo)為2 33l，0.設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為設(shè)

13、粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為 r，在磁場(chǎng)在磁場(chǎng)中的軌跡所對(duì)的中的軌跡所對(duì)的圓心角為圓心角為，根據(jù)幾何知識(shí)可知，根據(jù)幾何知識(shí)可知 rsin 12l，rrcos 32l33l，解得解得3，r33l，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，qvBmv2r，速度大小速度大小 vqBrm，故故 v3qBl3m.甲甲乙乙(2)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，設(shè)粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，設(shè)粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t，加速度大小為加速度大小為 a，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解可知，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解可知，在在 x 軸方向軸方向 0vsin at，在在 y 軸方向軸方向 vtcos 12l，其中，其中

14、 qEma，聯(lián)立以上各式解得聯(lián)立以上各式解得 E3qB2l6m.6(多選多選)如圖所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖此質(zhì)譜儀如圖所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：粒子源由以下幾部分構(gòu)成：粒子源 N；P、Q 間的加速電場(chǎng)；靜電分析器，間的加速電場(chǎng)；靜電分析器，即中心線(xiàn)半徑為即中心線(xiàn)半徑為 R 的四分之一圓形通道，通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng)，的四分之一圓形通道，通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng)，方向沿徑向指向圓心方向沿徑向指向圓心 O，且與圓心且與圓心 O 等距的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等等距的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等；磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外；膠片的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，

15、方向垂直紙面向外；膠片 M.由粒由粒子源發(fā)出的不同帶電粒子子源發(fā)出的不同帶電粒子(初速度不計(jì)初速度不計(jì))，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器，某些粒子能沿中心線(xiàn)通過(guò)靜電分析器并經(jīng)小孔分析器，某些粒子能沿中心線(xiàn)通過(guò)靜電分析器并經(jīng)小孔 S 垂直磁場(chǎng)垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，最終打到膠片上的某點(diǎn)最終打到膠片上的某點(diǎn)不計(jì)粒子所受重力不計(jì)粒子所受重力下列說(shuō)下列說(shuō)法中正確的是法中正確的是()A從小孔從小孔 S 進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小一定相等進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小一定相等B從小孔從小孔 S 進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)能一定相等進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)能一定相等C打到膠片上同一點(diǎn)的粒子速度大小一定相

16、等打到膠片上同一點(diǎn)的粒子速度大小一定相等D打到膠片上位置距離打到膠片上位置距離 O 點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子，其比荷點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子，其比荷qm越小越小答案：答案：CD解析：解析：對(duì)粒子在對(duì)粒子在 P、Q 間的直線(xiàn)加速過(guò)程，根據(jù)動(dòng)間的直線(xiàn)加速過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理有能定理有 qU12mv20，在四分之一圓形通道的電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)過(guò)程，在四分之一圓形通道的電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，對(duì)于從小孔中，對(duì)于從小孔 S 通過(guò)的粒子，根據(jù)牛頓第二定律有通過(guò)的粒子，根據(jù)牛頓第二定律有 qEmv2R，磁，磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)過(guò)程，根據(jù)牛頓第二定律有場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)過(guò)程，根據(jù)牛頓第二定律有 qvBmv2r，解得，解得 v2qUm，R2UE， 因此因此， 只要滿(mǎn)

17、足只要滿(mǎn)足 R2UE， 所有粒子都可以從弧形電場(chǎng)區(qū)通過(guò)所有粒子都可以從弧形電場(chǎng)區(qū)通過(guò)；由由 v2qUm， 比荷不同的粒子從小孔比荷不同的粒子從小孔 S 進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小不進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小不相同，相同，A 錯(cuò)誤；由錯(cuò)誤；由 qU12mv20 可知，從小孔可知，從小孔 S 進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)能為能為 qU，故電荷量不同的粒子的動(dòng)能不同，故電荷量不同的粒子的動(dòng)能不同，B 錯(cuò)誤；聯(lián)立上述公式錯(cuò)誤；聯(lián)立上述公式得得 r1B2mUq，打到膠片上同一點(diǎn)的粒子的比荷一定相等；又由，打到膠片上同一點(diǎn)的粒子的比荷一定相等；又由 v2qUm可知可知，比荷相同時(shí)粒子的速度相同比荷相同時(shí)粒子的

18、速度相同，C 正確正確；由上述知由上述知 r1B2mUq，故打到膠片上位置距離，故打到膠片上位置距離 O 點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子，比荷越小，點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子，比荷越小，D正確正確7(2018吉林重點(diǎn)中學(xué)二模吉林重點(diǎn)中學(xué)二模)如圖所示如圖所示，左側(cè)是兩平行金屬板左側(cè)是兩平行金屬板 P、Q，右側(cè)是一個(gè)邊長(zhǎng)為，右側(cè)是一個(gè)邊長(zhǎng)為2L 的正方形磁感應(yīng)強(qiáng)度為的正方形磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域域 abcd，e 是是 ad 的中點(diǎn)的中點(diǎn)金屬板金屬板 P 上上 O 處有一粒子源處有一粒子源，可發(fā)射出初可發(fā)射出初速度可視為零的帶負(fù)電的粒子速度可視為零的帶負(fù)電的粒子(比荷為比荷為qmk)，Q 板中間有一小孔板中

19、間有一小孔，可可使粒子射出后垂直磁場(chǎng)方向從使粒子射出后垂直磁場(chǎng)方向從 a 點(diǎn)沿對(duì)角線(xiàn)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域點(diǎn)沿對(duì)角線(xiàn)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(1)在在 P、 Q 兩極板上加上直流電壓兩極板上加上直流電壓， 如果帶電粒子恰好從如果帶電粒子恰好從 d 點(diǎn)射點(diǎn)射出，求所加電壓的大小；出，求所加電壓的大?。?2)若在若在 P、Q 兩極板上所加直流電壓為兩極板上所加直流電壓為 U0，求帶電粒子在勻強(qiáng)，求帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑答案：答案：(1)12kB2L2(2)1B2U0k解析：解析：(1)如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可以看出，當(dāng)粒子恰好從如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可以看出，當(dāng)粒子恰好從

20、 d點(diǎn)射出時(shí)，軌道半徑為點(diǎn)射出時(shí)，軌道半徑為 rL設(shè)帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)速度為設(shè)帶電粒子射入磁場(chǎng)時(shí)速度為 v，由洛倫茲力提供向心力得，由洛倫茲力提供向心力得qvBmv2r解得：解得：vqBLm由功能關(guān)系，有由功能關(guān)系，有 qU12mv2解得所加電壓大小解得所加電壓大小 U12kB2L2(2)由功能關(guān)系，有由功能關(guān)系，有 qU012mv2洛倫茲力提供向心力，有洛倫茲力提供向心力，有 qvBmv2R聯(lián)立解得帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為聯(lián)立解得帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為 R1B2U0k.8(2018河北保定調(diào)研河北保定調(diào)研)回旋加速器的工作原理如圖所示，回旋加速器的工作原理如圖所示，

21、D1、D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬扁盒，它們接在高頻交流電源上，磁感是兩個(gè)中空的半圓形金屬扁盒，它們接在高頻交流電源上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直在在 D1盒中心盒中心 A 處有粒子源處有粒子源，產(chǎn)產(chǎn)生的質(zhì)量為生的質(zhì)量為 m、電荷量為電荷量為 q 的帶正電粒子的帶正電粒子(初速度不計(jì)初速度不計(jì))在兩盒之間被在兩盒之間被電場(chǎng)加速后進(jìn)入電場(chǎng)加速后進(jìn)入 D2盒中盒中，加速電壓為加速電壓為 U.兩盒間的狹縫很小兩盒間的狹縫很小，帶電粒帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì) 加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用用(1

22、)為了使粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速，求交變電壓的頻率；為了使粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速，求交變電壓的頻率；(2)求帶電粒子在求帶電粒子在 D2盒中第盒中第 n 個(gè)半圓軌跡的半徑個(gè)半圓軌跡的半徑答案：答案：(1)Bq2m(2)1B2 2n1 mUq解析解析：(1)帶電粒子在帶電粒子在 D 形盒內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)形盒內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律，有有Bqvm(2f)2r為了使帶電粒子能夠被加速為了使帶電粒子能夠被加速， 交變電壓的頻率應(yīng)與粒子做圓周運(yùn)交變電壓的頻率應(yīng)與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等動(dòng)的頻率相等f(wàn)v2r交變電壓的頻率交變電壓的頻率 fBq2m得出得出 f(2n1)Bq2m(n1,2,3，)也正確也正確(2)帶電粒子帶電粒子在在D2盒中盒中第第n個(gè)半圓是帶電粒子經(jīng)過(guò)狹縫被加個(gè)半圓是帶電粒子經(jīng)過(guò)狹縫被加速速2n1 次后的運(yùn)動(dòng)軌道次后的運(yùn)動(dòng)軌道設(shè)其被加速設(shè)其被加速 2n1 次后的速度為次后的速度為 vn由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得(2n1)qU12mv2n此后帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為此后帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為 rn由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得 Bqvnmv2nrn解得解得 rn1B2 2n1 mUq.