如图(甲)所示,在场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心,A点是圆形区域的最低点,B点是圆形区域最右侧的点.在A点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强方向向右的正电荷,电荷的质量为m、电量为q,不计电荷重力、电荷之间的作用力.
(1)若某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于P点,如图(甲)所示,∠POA=θ,求该电荷从A点出发时的速率.
(2)若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD,如图(乙)所示,C、D分别为接收屏上最边缘的两点,∠COB=∠BOD=30°.求该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能.
(1)(2) EqR EqR
【解析】
试题分析:(1)a = (2分),
Rsinθ= v0t (1分),
R-Rcosθ=at2 (1分),
由以上三式得v0 = (2分)
(2)由(1)结论得粒子从A点出发时动能为m v02 = (2分)
则经过P点时的动能为Ek=Eq(R-Rcosθ)+ m v02 = EqR (5-3cosθ) (2分)
可以看出,当θ从0°变化到180°,接收屏上电荷的动能逐渐增大,因此D点接收到的电荷的末动能最小,C点接收到的电荷的末动能最大。
最小动能为:EkD=Eq(R-Rcosθ)+ m v0D2 = EqR (5-3cos60°) = EqR (3分)
最大动能为:EkC=Eq(R-Rcosθ)+ m v0C2 = EqR (5-3cos120°) = EqR (3分)
考点:考查了粒子在电场中的运动
点评:带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速,直 线或曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化 的观点,选用动能定理和功能关系求解.
科目:高中物理 来源: 题型:
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科目:高中物理 来源:丰台区一模 题型:问答题
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科目:高中物理 来源: 题型:
(18分)
1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点,解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器被广泛应用于科学研究和医学设备中。
某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示,图为俯视图乙。回旋加速器的核心部分为D形盒,D形盒装在真空容器中,整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中,磁场可以认为是匀强在场,且与D形盒盒面垂直。两盒间狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。D形盒半径为R,磁场的磁感应强度为B。设质子从粒子源A处时入加速电场的初速度不计。质子质量为m、电荷量为+q。加速器接一定涉率高频交流电源,其电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进入D形盒运动轨道的半径r1;
(2)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t ;
(3)如果使用这台回旋加速器加速α粒子,需要进行怎样的改动?请写出必要的分析及推理。
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科目:高中物理 来源:2011年北京市丰台区高考物理一模试卷(解析版) 题型:解答题
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科目:高中物理 来源:北京模拟题 题型:计算题
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