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當(dāng)前位置： 2023年浙江省高考物理研究試卷（二）> 試題詳情

如圖甲所示，是某種粒子分析器的結(jié)構(gòu)原理圖，底面半徑為R的圓柱形空間內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O₁、O₂是圓柱形空間的上、下底面的圓心，其后側(cè)與O₁等高處有一個(gè)長(zhǎng)度為R的水平線狀粒子發(fā)射源MN，圖乙是俯視圖，P為MN的中點(diǎn)，O₁P連線與MN垂直，O₁P=

。線狀粒子源能以相同速度沿平行PO₁方向持續(xù)發(fā)射質(zhì)量均為m、電荷量均為q的帶正電粒子束。在O₁O₂右側(cè)2R處豎直放置一個(gè)足夠大的矩形熒光屏，熒光屏的AB邊與線狀粒子源MN垂直，且處在同一高度。過O₁作AB邊的垂線，交點(diǎn)恰好為AB的中點(diǎn)O。熒光屏的左側(cè)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，寬度為R，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。已知從P點(diǎn)射出的粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好從F點(diǎn)（圓柱形空間與電場(chǎng)邊界相切處）射入電場(chǎng)。以AB邊的中點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿AB向里為x軸，垂直AB邊向下為y軸建立坐標(biāo)系，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用。求：
（1）帶電粒子的初速度大?。?br />（2）帶電粒子從粒子源MN射出到打在熒光屏上的最長(zhǎng)時(shí)間；
（3）從M點(diǎn)射出的粒子打在熒光屏上的位置坐標(biāo)；
（4）猜想帶電粒子打到熒光屏上形成圖像的形狀，并證明你的猜想。
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【考點(diǎn)】帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)．

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/9/29 1:0:1組卷：59引用：2難度：0.5

相似題

1．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy橫軸下方一矩形區(qū)域及橫軸上方一半圓形（圓心在x軸上）區(qū)域內(nèi)，存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）。點(diǎn)P（a,0）處的粒子源沿與x軸負(fù)方向成α=30°角斜向下發(fā)射一帶電荷量為-q、質(zhì)量為m、速率為v₀的粒子，粒子經(jīng)過矩形磁場(chǎng)后，垂直橫軸經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)入兩極板分別為M、N的圓弧形電容器，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用下，沿兩極板間的中心線做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并以圓周運(yùn)動(dòng)的形式回到橫軸。已知橫軸上方半圓形磁場(chǎng)區(qū)域的圓心恰好與粒子經(jīng)過矩形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心重合，圓弧形電容器的中心線對(duì)應(yīng)的圓心在P點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的圓心角為β（β＜α），不計(jì)粒子受到的重力，忽略電容器的邊緣效應(yīng)，求：
（1）矩形磁場(chǎng)區(qū)域的面積最小值；
（2）圓弧形電容器中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；
（3）半圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑R_min。
發(fā)布：2024/9/29 2:0:2組卷：16引用：4難度：0.4
解析
2．如圖所示，在xOy平面內(nèi)，第一象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1T、方向垂直于坐標(biāo)平面向里的有界圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域（圖中未畫出），第三象限內(nèi)的直線OM是電場(chǎng)與磁場(chǎng)的邊界，OM與負(fù)x軸成45°角。在x＜0且OM的左側(cè)空間存在著沿負(fù)x方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，場(chǎng)強(qiáng)大小為50N/C，在y＜0且OM的右側(cè)空間存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1T，一不計(jì)重力的帶負(fù)電的粒子，從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向以
v
0
=
2
×
1
0
3
m
/
s
的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)，帶電粒子最終離開電場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入第一象限，經(jīng)過圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好垂直通過第一象限內(nèi)與x軸正方向成15°角的射線ON，已知粒子的帶電量為q=5×10^-18C，質(zhì)量為m=1×10^-24kg,π≈3.14。求：
（1）在第三象限內(nèi)，帶電粒子第一次運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界的時(shí)間t；
（2）帶電粒子離開電場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入第一象限時(shí)的位置坐標(biāo)；
（3）第一象限圓形磁場(chǎng)的最小面積S_min。
發(fā)布：2024/9/27 0:0:1組卷：54引用：2難度：0.3
解析
3．如圖甲所示，三維坐標(biāo)系中yOz平面的右側(cè)存在平行z軸方向周期性變化的磁場(chǎng)B（圖中未畫出）和沿y軸正方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的微粒從xOy平面內(nèi)的P點(diǎn)沿x軸正方向水平拋出，微粒第一次經(jīng)過x軸時(shí)恰好經(jīng)過O點(diǎn)，此時(shí)速度大小為v₀，方向與x軸正方向的夾角為45°。從微粒通過O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，規(guī)定當(dāng)磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為正。已知t₀=
π
v
0
g
，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為
mg
q
，重力加速度大小為g,結(jié)果用v₀、g、π、n表示。
（1）求微粒從第1次經(jīng)過x軸到第2次經(jīng)過x軸的時(shí)間t₁；
（2）求微粒第n次經(jīng)過x軸時(shí)的x坐標(biāo)；
（3）若t=
3
4
t
0
時(shí)撤去yOz右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，同時(shí)在整個(gè)空間加上沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
mg
q
v
0
，求微粒向上運(yùn)動(dòng)到離xOz平面最遠(yuǎn)時(shí)的坐標(biāo)。
發(fā)布：2024/9/29 0:0:1組卷：119引用：3難度：0.5
解析

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