(典型题讲解专练)2014届高考物理一轮复习《带电粒子在复合场中的运动》(含解析)

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1、专题九带电粒子在复合场中的运动1•如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一肓流电源相连.若一带电粒了恰能沿图屮所不水平肓线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A.所受重力为电场力平衡B.C.动能逐渐增加0.2•有人设计了一•种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图所示.两带电金属板间冇匀强电场，方向竖直向上，其中PQM矩形区域内还有方向垂直纸血向外的匀强磁场.-•束比荷(电荷量与电势能逐渐增加做匀变速直线运动质量之比)均为为勺带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线(T0进入两金属板

2、Z间，其中速率为旳的颗粒刚好.从Q点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板.重力加速度为g,PQ=3d,NQ=2d,收集板与NQ的距离为7,不计颗粒间相互作用.求(1)电场强度疋的大小；(2)磁感应强度〃的大小；(3)速率为Ar0(4>1)的颗粒打在收集板上的位置到0点的距离.3.对铀235的进一步研究在核能的1

3、开发和利用屮具有重要意义.如图所示，质量为〃人电荷Ltrp量为q的铀235离了，从容器A下方的小孔S不断飘入J加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔$垂直于磁■•丄场方向进入磁感应强度为〃的匀

4、强磁场中，做半径为斤的匀速闘周运动.离了行进半个闘周后离开磁场并被收集，・・・」・离开磁场时离子束的等效电流为L不考虑离子重力及离子间的相互作用.(1)求加速电场的电压〃；(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量腕(3)实际上加速电压的大小会在U±A〃范围内微小变化.若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发牛交叠，宁应小于多少？(结來用百分数表示，保留两位互作用.求(1)电场强度疋的大小；(2

5、)磁感应强度〃的大小；(3)速率为Ar0(4>1)的颗粒打在收集板上的位置到0点的距离.3.对铀235的进一步研究在核能的1

6、开发和利用屮具有重要意义.如图所示，质量为〃人电荷Ltrp量为q的铀235离了，从容器A下方的小孔S不断飘入J加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔$垂直于磁■•丄场方向进入磁感应强度为〃的匀强磁场中，做半径为斤的匀速闘周运动.离了行进半个闘周后离开磁场并被收集，・・・」・离开磁场时离子束的等效电流为L不考虑离子重力及离子间的相互作用.(1)求加速电场的电压〃；(2)求出在离子被

7、收集的过程中任意时间t内收集到离子的质量腕(3)实际上加速电压的大小会在U±A〃范围内微小变化.若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发牛交叠，宁应小于多少？(结來用百分数表示，保留两位有效数字)答案：1.【解析】选BD.粒子做直线运动，且合外力不为零，力与速度一定共线，粒子一•定受重力作用，□合力与速度反向，粒子减速运动，动能减小，门重力不做功，电场力一定做负功，电势能增加，故A、C错，B正确.电场力与重力均为

8、怛力，故D正确.2.【解析】(1)设带电颗粒的电荷量为G质量为加有Eq=/ng将弋入，得E=kg.IllK(2)如图甲,有qvoB=环u#=(3勿？+(斤_/2甲(3)如图乙所示,有(5)2q久Vod=mAi八3dtan8—~7化一(3小2Ki=R—y/氏-(3<7)"^=7tan()y=y<+yi(31得尸〃(5人T25/—9)+卯一仝【答案】见解析3.【解析】⑴设离子经电场加速后进入磁场时的速度为y,由动能定理得qU=^nv®离子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力，即由①②式解得*寸③（2

9、）设在（时间内收集到的离子个数为用总电荷量为0,则Q=It®N=/片Nn⑥由④⑤⑥式解得mlt厂、妇一■⑦q（3）由①②式得1师〉B沢守）设//为铀238离了的质量，由于电压在吐A〃之间有微小变化，铀235离了在磁场中的最人半径为.1R林=飞铀238离子在磁场中的最小半径为“1[2卅（〃一W—R"帀:⑩仍(O+gS{U-A[})⑫AUmf—皿厂、这两种离子在磁场屮运动的轨迹不发生交叠的条件为U、卅+炉其中铀235离子的质量/?7=235u（u为原了质量单位），铀238离了的•质聚m'=238u,故NU238

10、u-235u^238u+235解得U——<0.63%⑮【答案】⑴瞬⑵晋⑶