北京市各区2011年高三物理模拟试题分类汇编选修3-1磁场

《北京市各区2011年高三物理模拟试题分类汇编选修3-1磁场》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、北京市各区2011年高三物理模拟试题分类汇编：选修3-1磁场（二）1PQBr1AA1A2A3．（2011海淀一模反馈）如图所示，相距为d的狭缝P、Q间存在着方向始终与P、Q平面垂直、电场强度大小为E的匀强电场，且电场的方向按一定规律分时段变化。狭缝两侧均有磁感强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且磁场区域足够大。某时刻从P平面处由静止释放一个质量为m、带电荷为q的带负电粒子（不计重力），粒子被加速后由A点进入Q平面右侧磁场区，以半径r1做圆运动，此时电场的方向已经反向，当粒子由A1点自右向左

2、通过Q平面后，使粒子再次被加速进入P平面左侧磁场区做圆运动，此时电场又已经反向，粒子经半个圆周后通过P平面进入PQ狭缝又被加速，……。以后粒子每次通过PQ间都被加速。设粒子自右向左穿过Q平面的位置分别是A1、A2、A3、……An……，求：(1）粒子第一次在Q右侧磁场区做圆运动的半径r1的大小；(2）粒子第一次和第二次通过Q平面的位置A1和A2之间的距离；(3）设An与An+1间的距离小于r1/3，则n值为多大。(1）r1=；（2）2（-）；（3）n>52．（2011朝阳一模）（18分）如图所示为某

3、种质谱仪的结构示意图。其中加速电场的电压为U，静电分析器中与圆心O1等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O1。磁分析器中以O2为圆心、圆心角为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，

4、又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进入收集器。测量出Q点与圆心O2的距离为d。(1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；(2）求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向；(3）通过分析和必要的数学推导，请你说明如果离子的质量为0.9m，电荷量仍为q，其他条件不变，这个离子射出电场和射出磁场的位置是否变化。-17-用心爱心专心解：（1）离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有①设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速

5、的过程中，由动能定理有②由①②解得③6分(2）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有④由题意可知，圆周运动的轨道半径r=d⑤由②④⑤式解得⑥磁场方向为垂直纸面向外。6分(3）设质量为0.9m的离子经加速电场加速后，速度为v′，由动能定理可得⑦由②⑦式可得⑧新离子进入电场时与O1的距离仍为R，新离子如果在电场中做半径为R的匀速圆周运动，所需要的向心力-17-用心爱心专心⑨由①⑧⑨式可得即该离子所受电场力，恰好等于它若做匀速圆周运动的向心力，因此这个离子仍然在静电分析器中做半径为R的匀速圆周

6、运动，仍从N点射出。由②④式可知，离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径，与离子的质量有关，所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁场。6分3．（2011丰台一模）（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。高频电源出口处RABD21D11图甲图乙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

7、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。解析:(1)(6

8、分）设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v1①(2分）②(2分）-17-用心爱心专心联立①②解得：(2分）(2)(8分）设质子从静止开始加速到出口处被加速了n圈，质子在出口处的速度为v③(2分）④(1分）⑤(2分）⑥(1分）联立③④⑤⑥解得(2分）(3)(4分）回旋加速器正常工作时高频电压的频率必须与粒子回旋的频率相同。设高频电压的频率为f,则当速α粒子时α粒子的比荷为质子比荷的2倍，，所以不用直接使用。(2分）改动方法一：让回旋磁场的磁感应强度加倍。(2分）改动方法二：让加速高频