2017高考物理压轴题预测之四

《2017高考物理压轴题预测之四》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2017高考压轴题预测之四：电磁场计算题典例1．图甲为某种速度选择器示意图（图乙是该装置的俯视图），加速电场右侧是一半径为R的接地竖直金属圆筒，它与加速电场靠得很近，圆筒可绕竖直中心轴以某一角速度逆时针匀速转动．O1、O2为加速电场两极板上的小孔，O3、O4为圆筒直径两端的小孔，竖直荧光屏abcd与直线O1O2平行，且到圆筒的竖直中心轴的距离OP=3R．粒子源发出同种粒子经电场加速进入圆筒（筒内加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B），经磁场偏转后，通过圆筒的小孔打到光屏上产生亮斑，即被选中．整个装置处于真

2、空室中，不计粒子重力及粒子间相互作用．（1）若开始时圆筒静止且圆筒内不加磁场，同时让O1、O2、O3、O、O4在同一直线上．初速度不计的带电粒子从小孔O1进入加速电场，再从小孔O3打入圆筒从O4射出．当加速电压调为U0时，测出粒子在圆筒中运动的时间为t0，请求出此粒子的比荷；（2）仅调整加速电场的电压，可以使粒子以不同的速度射入圆筒，若在光屏上形成的亮斑范围为Q1P=PQ2=R，求达到光屏的粒子所对应的速率v的范围，以及圆筒转动的角速度ω．解析：（1）由位移公式得：2R=v0t0，由动能定理得：qU0=mv02﹣

3、0，解得：=；（2）粒子运动轨迹如图所示，由几何知识得：由几何关系，可得，r1=R，r2=R，由牛顿第二定律得：qBv=m，解得：v1=，v2=，则粒子的速度：≤v≤，由题意可知，带电粒子在磁场中运动的时间为圆筒旋转的时间，角速度：ω=，圆心角：△θ=，时间：△t=T，周期：T=，解得：ω=；变式1．如图甲所示，两块相同的平行金属板M、N正对着放置，相距为，板M、N上的小孔s1、s2与O三点共线，s2O=R，连线s1O垂直于板M、N。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁

4、场。收集屏PQ上各点到O点的距离都为2R，两端点P、Q关于连线s1O对称，屏PQ所对的圆心角θ=120°。质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场，接着通过s2进入磁场。质子重力及质子间的相互作用均不计，质子在s1处的速度看作零。（1）若M、N间的电压UMN=+U时，求质子进入磁场时速度的大小。（2）若M、N间接入如图乙所示的随时间t变化的电压（式中，周期T已知），且在质子通过板间电场区域的极短时间内板间电场视为恒定，则质子在哪些时刻自s1处进入板间，穿出磁场后均能打到收集屏PQ上？（3）在上

5、述（2）问的情形下，当M、N间的电压不同时，质子从s1处到打在收集屏PQ上经历的时间t会不同，求t的最大值。U0OUMNtT2T3T乙+eBMNOPQ甲s2s1v0m解析：（1）根据动能定理，有（2）质子在板间运动，根据动能定理，有质子在磁场中运动，根据牛顿第二定律，有若质子能打在收集屏上，轨道半径与半径应满足的关系：解得板间电压结合图象可知：质子在…（，1，2，…）之间任一时刻从s1处进入电场，均能打到收集屏上（3）M、N间的电压越小，质子穿出电场进入磁场时的速度越小，质子在极板间经历的时间越长，同时在磁场中运

6、动轨迹的半径越小，在磁场中运动的时间也会越长，出磁场后打到收集屏前作匀速运动的时间也越长，所以当质子打在收集屏的P端时，对应时间t最长，两板间的电压此时为在板间电场中运动时间在磁场中运动时间出磁场后打到收集屏前作匀速运动的时间所以，运动总时间或t变式2、“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理试验设备，用于探测宇宙中的奇异物质。该设备的原理可简化如下：如图所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面MN和M′N′，圆心为O，弧面MN与弧面M′N′间的电势差设为U，在加速电场的右边有一宽度为L的

7、足够长的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到MN圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。求：（1）若要粒子能到达挡板，求电压U满足的条件？（2）若取，试求出粒子从O点到达荧光屏PQ的最短时间；（3）若测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，试求荧光屏PQ上发光的长度。解析：（1）粒子能打到极板上，则由牛顿第二定律得：带电粒子在电场中加速时，由动能定理，

8、得：（2）当时，由上题结论可知：从O点斜向下射入磁场时，OC为弦，到达PQ屏时间最短，由几何关系可知：OD=CD=OC=L故=90°得：（3）设粒子打在C点上方最远点为E，此时圆弧与PQ屏相切于E点，过圆心O1作OC的垂线O1G，在直角中，OO1=r=，OG=L-r=所以O1G=即CE=设粒子打在C点下方最远点为F，此时粒子从O点竖直向下进入磁场，圆弧与PQ交于F点。同理