2019-2020年高考物理 33與現(xiàn)代科技相關(guān)的帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)精解分析.doc
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2019-2020年高考物理 33與現(xiàn)代科技相關(guān)的帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)精解分析.doc
2019-2020年高考物理 33與現(xiàn)代科技相關(guān)的帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)精解分析高頻考點(diǎn):與現(xiàn)代科技相關(guān)的帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)發(fā)布: xx重慶理綜卷第25題、xx天津理綜物理第12題命題規(guī)律:與現(xiàn)代科技相關(guān)的帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動(dòng)電學(xué)的重要題型,是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn),帶電粒子在與現(xiàn)代科技相關(guān)的帶電粒子在電場磁場中的運(yùn)動(dòng)常常以壓軸題出現(xiàn),難度大、分值高、區(qū)分度大。命題分析考查方式一 用電場和磁場來控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng) 【命題分析】 此類題一般與科技實(shí)際結(jié)合緊密,情景新穎,難度較大,分值較高,一般作為壓軸題。例1(xx重慶理綜卷第25題)某儀器用電場和磁場來控制電子在材料表面上方的運(yùn)動(dòng),如圖4所示,材料表面上方矩形區(qū)域PPNN充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場,寬為d;矩形區(qū)域NNMM充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,長為3s,寬為s;NN為磁場與電場之間的薄隔離層。一個(gè)電荷量為e、質(zhì)量為m、初速為零的電子,從P點(diǎn)開始被電場加速經(jīng)隔離層垂直進(jìn)入磁場,電子每次穿越隔離層,運(yùn)動(dòng)方向不變,其動(dòng)能損失是每次穿越前動(dòng)能的10%,最后電子僅能從磁場邊界MN飛出。不計(jì)電子所受重力。 (1)求電子第二次與第一次圓周運(yùn)動(dòng)半徑之比;(2)求電場強(qiáng)度的取值范圍;(3)A是的中點(diǎn),若要使電子在A、間垂直于A飛出,求電子在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間?!窘馕觥浚?)設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為R1、R2、R n、R n+1、,第一和第二次圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為v1和v2,動(dòng)能分別為Ek1和Ek2。由Ek2=0.81 Ek1,R1= ,R2= , Ek1=mv12,Ek2=mv22 解得R2R1=0.9(2)設(shè)電場強(qiáng)度為E,第一次到達(dá)隔離層前的速率為v。由:eEd=mv2,0.9mv2=mv12,R1s,解得E。 又由Rn=0.9 n-1 R1, 2 R1(1+0.9+0.92+0.9 n+)>s解得:E>。所以電場強(qiáng)度的取值范圍為(1)設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿OO的方向從O點(diǎn)射入,板間不加電場和磁場時(shí),離子打在屏上O點(diǎn)。若在兩極板間加一沿方向場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場,求離子射到屏上時(shí)偏離O點(diǎn)的距離y0;(2)假設(shè)你利用該裝置探究未知離子,試依照以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算未知離子的質(zhì)量數(shù)。上述裝置中,保留原電場,再在板間加沿方向的勻強(qiáng)磁場?,F(xiàn)有電荷量相同的兩種正離子組成的離子流,仍從O點(diǎn)沿OO方向射入,屏上出現(xiàn)兩條亮線。在兩線上取y坐標(biāo)相同的兩個(gè)光點(diǎn),對應(yīng)的x坐標(biāo)分別為3.24mm和3.00mm,其中x坐標(biāo)大的光點(diǎn)是碳12離子擊中屏產(chǎn)生的,另一光點(diǎn)是未知離子產(chǎn)生的。盡管入射離子速度不完全相等,但入射速度都很大,且在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)OO方向的分速度總是遠(yuǎn)大于x方向和y方向的分速度。【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)離子在電場中受到的電場力 離子獲得的加速度 離子在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 到達(dá)極板右邊緣時(shí),離子在+y方向的分速度 離子從板右端到達(dá)屏上所需時(shí)間 離子射到屏上時(shí)偏離O點(diǎn)的距離 由上述各式,得 (2)設(shè)離子電荷量為q,質(zhì)量為m,入射時(shí)速度為,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場對離子的洛倫茲力 已知離子的入射速度都很大,因而離子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間甚短,所經(jīng)過的圓弧與圓周相比甚小,且在板間運(yùn)動(dòng)時(shí),方向的分速度總是遠(yuǎn)大于在x方向和y方向的分速度,洛倫茲力變化甚微,故可作恒力處理,洛倫茲力產(chǎn)生的加速度