高考物理 最新名校試題匯編大題沖關(guān) 專題06 帶電粒子在交變電場、交變磁場中的運(yùn)動(dòng)(1).doc

2014高考物理 最新名校試題匯編大題沖關(guān) 專題06 帶電粒子在交變電場、交變磁場中的運(yùn)動(dòng)1(2014江蘇省四市聯(lián)考)(16分)如圖a所示，兩豎直線所夾區(qū)域內(nèi)存在周期性變化的勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場，變化情況如圖b、c所示，電場強(qiáng)度方向以y軸負(fù)方向?yàn)檎鸥袘?yīng)強(qiáng)度方向以垂直紙面向外為正t=0時(shí)刻，qvb=m, v=， 2（19分）（2014江西省上饒市二模）如圖所示，在xoy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的磁場和電場，變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示（規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、沿y軸正方向電場強(qiáng)度為正）。在t=0時(shí)刻由原點(diǎn)o發(fā)射初速度大小為vo，方向沿y軸正方向的帶負(fù)電粒子。 已知v0、t0、b0，粒子的比荷為，不計(jì)粒子的重力。求： （1） t= t0時(shí)，求粒子的位置坐標(biāo)； （2）若t=5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn)，求05to時(shí)間內(nèi)粒子距x軸的最大距離； （3）若粒子能夠回到原點(diǎn)，求滿足條件的所有e0值。 【參照答案】(1) 位置坐標(biāo)（，0）大距離： = -2分 -1分 3（20分）（2014北京市順義區(qū)模擬）1930年，earnest o. lawrence提出了回旋加速器的理論，他設(shè)想用磁場使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過高頻加速電場，直至達(dá)到高能量。圖甲為earnest o. lawrence設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制d型金屬扁盒組成，兩個(gè)d形盒正中間開有一條狹縫；兩個(gè)d型盒處在勻強(qiáng)磁場中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖，在d型盒上半面中心s處有一正離子源，它發(fā)出的正離子，經(jīng)狹縫電壓加速后，進(jìn)入d型盒中。在磁場力的作用下運(yùn)動(dòng)半周，再經(jīng)狹縫電壓加速；為保證粒子每次經(jīng)過狹縫都被加速，應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始，最后到達(dá)d型盒的邊緣，獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q，質(zhì)量為m，加速時(shí)電極間電壓大小恒為u，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，d型盒的半徑為r，狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。 （3）加速器加速帶電粒子的能量為ek=mv2。 4、（18分）（遵義市省級示范高中2014屆）在豎直平面內(nèi)建立一平面直角坐標(biāo)系xoy，x軸沿水平方向，如圖甲所示第二象限內(nèi)有一水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為e1，坐標(biāo)系的第一、四象限內(nèi)有一正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)交變磁場，電場方向豎直向上，場強(qiáng)e2=e1/2，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面，一個(gè)比荷q/m=102 c/kg的帶正電的小球以v0=4m/s的速度從一x軸上的a點(diǎn)垂直于x軸由進(jìn)入第二象限，并以v1=8m/s速度從+y軸上的c點(diǎn)沿水平方向進(jìn)入第一象限，從粒子通過c點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b按圖乙所示規(guī)律變化（以垂直紙面向外的磁場方向?yàn)檎较颍琯=10m/s2.試求：(1)帶電粒子運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的縱坐標(biāo)值h及電場強(qiáng)度e1的大??；(2)+x軸上有一點(diǎn)d，od=oc，若帶電粒子在通過c點(diǎn)后不再越過y軸，且要使其恰能沿x軸正方向通過d點(diǎn)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度b0的大小及其磁場的變化周期t0. 5（18分）（2014湖北省黃岡中學(xué)期末）如圖甲所示，豎直面mn的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場（上、下及左側(cè)無邊界）。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電的小球，以大小為v0的速度垂直于豎直面mn向右作直線運(yùn)動(dòng)。小球在t=0時(shí)刻通過電場中的p點(diǎn)，為使小球能在以后的運(yùn)動(dòng)中豎直向下通過d點(diǎn)（p、d間距為l，且它們的連線垂直于豎直平面mn，d到豎直面mn的距離dq等于l/），經(jīng)過研究，可以在電場所在的空間疊加如圖乙所示隨時(shí)間周期性變化的、垂直紙面向里的磁場，設(shè)且為未知量。求：（1）場強(qiáng)e的大??；（2）如果磁感應(yīng)強(qiáng)度b0為已知量，試推出滿足條件t1的表達(dá)式；（3）進(jìn)一步的研究表明，豎直向下的通過d點(diǎn)的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\(yùn)動(dòng)。則當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的周期最大時(shí)，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度b0及運(yùn)動(dòng)的最大周期t的大小，并在圖中定性畫出此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡。解得 （2分）結(jié)合乙圖及軌跡圖可知，小球在電場中運(yùn)動(dòng)的最大周期： 6（20分）（2014年3月北京東城區(qū)質(zhì)檢）如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置。環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁場。m、n為兩塊中心開有小孔的極板，每當(dāng)帶電粒子經(jīng)過m、n板時(shí)，都會被加速，加速電壓均為u