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160020. (2021•西安中学•十模) 如图建立坐标系,α射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成,放置在第II象限,细管C离两板等距,细管C开口在y轴上。放射源P在A极板左端,可以沿特定方向发射某一速度的α粒子。若极板长为L,间距为d,细管C长度为x0,当A、B板加上某一电压时,α粒子刚好能以速度v0从细管C水平射出,进入位于第I象限的静电分析器,且α粒子在静电分析器中恰好做匀速圆周运动,然后垂直x轴进入第IV象限的交变电场中,交变电场随时间变化关系如图乙,规定沿x轴正方向为电场的正方向。静电分析器中电场的电场线为沿半径方向指向圆心O,运动轨迹处的场强大小为E0。已知α粒子电荷量为2e,质量为m(e为元电荷),重力不计。求:
(1)α粒子从放射源发射至运动到C的过程中动能的变化和发射时速度的大小v;
(2)α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径r和运动时间t0
(3)当t=nT时,α粒子的坐标。(n=1、2、3……)
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共享时间:2021-07-04 难度:3
[考点]
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,带电粒子在周期性变化的电场中偏转,从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题,
[答案]
(1)α粒子从放射源发射至运动到C的过程中动能的变化为﹣、发射时速度的大小v为v0
(2)α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径r为和运动时间t0
(3)当t=nT时,α粒子的坐标为:[+n×,﹣v0•nT](n=1、2、3……)。
[解析]
解:(1)设α粒子运动到C处时速度为v0,α粒子反方向的运动为类平抛运动,
水平方向有:L=v0t
竖直方向有:at2
由牛顿第二定律:2e•=ma
联立解得:U=
α粒子从放射源发射出到C的过程,由动能定理,﹣2e•U=ΔEk
解得:ΔEk=﹣eU=﹣
设α粒子发射时速度的大小为v,α粒子从放射源发射至运动到C的过程,由动能定理:﹣•2eU=mv02﹣mv2
解得:v=v0
(2)由牛顿第二定律2eE0=m
解得:r=
=v0t0,解得:t0
(3)时,α粒子在x方向的速度为 vx
所以一个周期内,离子在x方向的平均速度:
每个周期α粒子在x正方向前进:x0T=
因为开始计时时α粒子横坐标为:r=
所以nT时,α粒子的横坐标为:x=r+nx0+n×
α粒子的纵坐标为y=﹣v0nT
在nT时α粒子的坐标为:[+n×,﹣v0•nT]
答:(1)α粒子从放射源发射至运动到C的过程中动能的变化为﹣、发射时速度的大小v为v0
(2)α粒子在静电分析器中运动的轨迹半径r为和运动时间t0
(3)当t=nT时,α粒子的坐标为:[+n×,﹣v0•nT](n=1、2、3……)。
[点评]
本题考查了"带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,带电粒子在周期性变化的电场中偏转,从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
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162696. (2022•西北大附中•高二上期中) 德优题库XCT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,XCT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种XCT机主要部分的剖面图,其中产生X射线部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内为偏转元件中的匀强偏转场S;经调节后电子从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到水平圆形靶台上的中心点P,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)。已知MN两端的电压为U0,偏转场区域水平宽度为L0,竖直高度足够长,MN中电子束距离靶台竖直高度为H,忽略电子的重力影响,不考虑电子间的相互作用及电子进入加速电场时的初速度,不计空气阻力。
(1)若偏转场S为在竖直平面内竖直向上的匀强电场,要实现电子束射出偏转场S时速度方向与水平方向夹角为30°,求匀强电场的电场强度E1的大小;
(2)若偏转场S为在竖直平面内竖直向上的匀强电场,当偏转电场强度为E时电子恰好能击中靶台P点。
①求P点距离偏转场右边界的水平距离L的大小;
②在仪器实际工作时,电压U0会随时间成正弦规律小幅波动,波动幅度为ΔU,周期为T,如图丙所示。这将导致电子打在靶台上形成一条线,已知一个周期T时间内从小孔射出的电子数为N1,每个打在靶台上的电子平均激发k个X射线光子,求单位长度的线上平均产生的X射线光子数N2。(电子通过加速电场的时间远小于加速电压U0的变化周期,不考虑加速电场变化时产生的磁场)
共享时间:2022-11-15 难度:1 相似度:1.33
159609. (2022•长安区一中•高二上一月) 如图所示,两平行金属板A、B长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一不计重力的带正电的粒子电荷量q=10﹣10C,质量m=10﹣20kg,沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后可进入界面MN、PS间的无电场区域。已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中心线RD与界面PS的交点。
(1)粒子穿过MN时偏离中心线RD的距离以及速度大小?
(2)粒子到达PS界面时离D点的距离为多少?
(3)设O为RD延长线上的某一点,我们可以在O点固定一负点电荷,使粒子恰好可以绕O点做匀速圆周运动,求在O点固定的负点电荷的电量为多少?(静电力常数k=9.0×109N•m2/C2,保留两位有效数字)
(4)在(3)中粒子的完整运动轨迹如何?最终到达点的位置。
共享时间:2022-10-15 难度:1 相似度:1.33
158753. (2023•西安中学•高三上二月) 示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图1。
(1)如果示波管中偏转电极X和X′极板间的电势差为U1,Y和Y′极板间电势差为U2时,在荧光屏上的P点出现亮斑,P点坐标(x0,y0)。现保持X和X′极板间的电势差不变,Y、Y′之间的电势差变为
U
2
2
,仍可看见亮斑,下面判断正确的是        德优题库
A.亮斑的x坐标一定不变
B.亮斑的x坐标变为原来的一半
C.亮斑的y坐标变为原来的一半
D.亮斑的y坐标可能小于原来的一半
(2)定义每单位电压引起的偏转量为示波管的灵敏度,为了提高示波管的灵敏度,下列改变电压的操作或对示波器的改装操作可行的是        
A.适当增大偏转电极两极板间的电势差
B.适当减小偏转电极的极板长度
C.适当减小偏转电极两极板之间的距离
D.适当增大加速电极的加速电压
(3)如果在电极YY′之间加上如图2-(a)所示的电压,在XX′之间加上如图2-(b)所示电压,请在图中定性画出观察到的波形。
共享时间:2023-12-15 难度:1 相似度:1.33
160759. (2016•华清中学•三模) 德优题库如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力,求:
(1)电场强度的大小E;
(2)质点经过a点和b点时的动能。
共享时间:2016-04-05 难度:1 相似度:1.33
158823. (2023•西安中学•高二上二月) 德优题库如图所示,在竖直面内建立直角坐标系xOy,其第Ⅱ、Ⅲ象限内存在着方向水平向右的匀强电场E1(大小未知),第I、Ⅳ象限内存在着方向竖直向上的匀强电场E2(大小未知),圆形区域圆心在x轴上的M点,与y轴在O点相切,圆形区域内存在着垂直于坐标平面向里的匀强磁场(图中未画出)。质量为m、电荷量为q的带正电微粒从N点以某一水平向左的速度射入第Ⅱ象限,经过一段时间,该粒子从O点进入圆形区域,其速度与y轴负方向的夹角为30°,在圆形区域内做匀速圆周运动后由圆上某点射出,恰好垂直y轴回到N点。已知ON=d,重力加速度为g,求:
(1)电场强度E1和E2的大小;
(2)磁场的磁感应强度大小B和磁场区域的半径R;
(3)微粒从N点出发到再次回到N点的时间。
共享时间:2023-12-15 难度:1 相似度:1.33
158858. (2023•滨河中学•高二上二月) 在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy,x轴沿水平方向,如图甲所示。第二象限内有一水平向右的匀强电场,场强为E1.坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场,电场方向竖直向上,场强E2=
E
1
2
,匀强磁场方向垂直纸面。处在第三象限的某种发射装置(图中没有画出)竖直向上射出一个比荷
q
m
=102C/kg的带正电的微粒(可视为质点),该微粒以v0=4m/s的速度从-x上的A点进入第二象限,并以v1=8m/s速度从+y上的C点沿水平方向进入第一象限。取微粒刚进入第一象限的时刻为0时刻,磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向),g=10m/s2.试求:
德优题库
(1)带电微粒运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1
(2)+x轴上有一点D,OD=OC,若带电微粒在通过C点后的运动过程中不再越过y轴,要使其恰能沿x轴正方向通过D点,求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0为多少?
(3)要使带电微粒通过C点后的运动过程中不再越过y轴,求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0T0应满足的关系?
共享时间:2023-12-25 难度:2 相似度:0.83
160037. (2021•西安中学•三模) 如图所示,在坐标系xOy中,第一象限除外的其它象限都充满匀强磁场Ⅰ,磁感应强度都为B1=0.12T,方向垂直纸面向内.P是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离l=0.40m.一比荷=5.0×107C/kg的带正电粒子从P点开始进入匀强磁场中运动,初速度v0=3.0×106m/s,方向与y轴正方向成夹角θ=53°并与磁场方向垂直.不计粒子的重力作用.已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:

(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R.
(2)在第一象限中与x轴平行的虚线上方的区域内充满沿x轴负方向的匀强电场(如图a所示),粒子在磁场中运动一段时间后进入第一象限,最后恰好从P点沿初速度的方向再次射入磁场.求匀强电场的电场强度E和电场边界(虚线)与x轴之间的距离d.
(3)如果撤去电场,在第一象限加另一匀强磁场Ⅱ,磁场方向垂直于xoy平面.在第(2)问虚线位置放置一块长度为L=0.25m的平板,平板的左边缘与y轴对齐(如图b所示).带电粒子仍从P点开始运动,欲使带电粒子第一次进入第一象限运动时不打到板上,求磁场Ⅱ的磁感应强度B2的大小和方向应满足什么条件?
共享时间:2021-04-01 难度:2 相似度:0.83
160433. (2018•西安中学•五模) 如图所示xOy坐标系中,在y>0区域内存在垂直坐标平面向里的匀强磁场;在﹣l≤x≤0的第Ⅲ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场;在x>0的第IV象限内有一个带负电的固定点电荷(图中未标出)。一质量为m,带电量为q的带正电粒子,以初速度v0沿x轴正方向从x轴上的M(﹣l,0)点射入电场区域,粒子重力可忽略。粒子经过N(0,)点后,以恒定速率经P(,0)点进入磁场区域并回到M点。求
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)匀强磁场的磁感应强度B;
(3)粒子从N点到M点所用的时间t。(结果可保留根式)

共享时间:2018-05-14 难度:2 相似度:0.83
159513. (2022•关山中学•高二上二月) 德优题库如图所示,一个质量为m=1.0×10-20kg、电荷量为q=1.0×10-10C的带电粒子,经U=200V的电压加速后,在两平行金属板中点处沿垂直电场线方向进入偏转电场,两平行金属板之间的电压为U0=300V。若两板间距为d=8cm,板长为L=8cm。整个装置处在真空中,重力可忽略。求:
(1)粒子从加速电场出射时的速度v0
(2)两平行金属板间的电场大小E;
(3)粒子离开偏转电场时所花的时间;
(4)粒子离开偏转电场时的竖直位移。
共享时间:2022-12-22 难度:2 相似度:0.83
159434. (2022•周至中学•高三上一月) 在如图所示的直角坐标系xOy中,x轴上方存在与x轴负方向成45°的匀强电场,x轴下方存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从y轴上的点由静止释放,从x轴上的A点第一次进入匀强磁场,从x轴上的C点第一次离开匀强磁场,已知A、C两点关于原点O对称,不计粒子受到的重力。求:
(1)C点的坐标;
(2)电场强度的大小E;
(3)带电粒子从释放到经过C点的时间t。

共享时间:2022-10-20 难度:2 相似度:0.83
160856. (2015•西安中学•四模) 德优题库如图所示,平面坐标系Oxy中,在y>0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在-h<y<0的区域Ⅰ中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在y<-h的区域Ⅱ中存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为2B.A是y轴上的一点,C是x轴上的一点.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子以某一初速度沿x轴正方向从A点进入电场区域,继而通过C点以速度方向与x轴夹角为φ=30°进入磁场区域Ⅰ,并以垂直边界y=-h的速度进入磁场区域Ⅱ.粒子重力不计.试求:
(1)粒子经过C点时的速度大小v;
(2)A、C两点与O点间的距离y0、x0
(3)粒子从A点出发,经过多长时间可回到y=y0处?
共享时间:2015-04-19 难度:2 相似度:0.83
158855. (2023•滨河中学•高二上二月) 如图所示,竖直放置的平行板电容器两板间电势差为U=400V,xOy平面直角坐标系第Ⅰ象限内分布着沿y轴正方向的匀强电场,一个带负电的粒子从电容器左板处由静止开始加速,穿过右板后垂直于y轴从P点处射入电场,并从x轴上的A点处射出。已知P点的纵坐标为1m,A点的横坐标为2m,带电粒子的电荷量与质量的比值C/kg,不考虑带电粒子所受的重力。
(1)求带电粒子从平行板电容器射出时的速度大小v0
(2)求匀强电场的场强大小E;
(3)若在过y轴上的B点处放一张感光胶片,感光胶片与x轴平行,B点的纵坐标为﹣1m。带电粒子打到感光胶片上会使胶片曝光,求感光胶片上曝光点的横坐标。
共享时间:2023-12-25 难度:2 相似度:0.83
158768. (2023•西安中学•高三上四月) 下图为某同学设计的弹射装置,水平轨道AB与竖直四分之一圆弧BC平滑连接,竖直四分之一圆弧DG、竖直四分之一圆弧轨道G'H和水平轨道HM均平滑连接,物块刚好经过GG′进入G'H,O1、C在同一水平面,O2、G、G′、O3在同一水平面,所有的轨道均绝缘,除水平轨道HM粗糙外,其余轨道均光滑;圆弧BC半径R1和圆弧DG半径R2均为R,HM长度为2R,N点为HM的中点,虚线框内存在着水平向右的匀强电场。现将一质量为1.5m不带电的小物块a压缩绝缘弹簧至A点并锁定。解开锁K,小物块恰好到达C点。现将一质量为m,带电量为q的另一小物块b压缩绝缘弹簧至A点并锁定,解开锁K,小物块b经C点经过电场后并沿着水平方向进入圆弧轨道DG,经过D点时物块对轨道的作用力恰好为零。设小物块在运动过程中带电量始终保持不变,空气阻力忽略不计,重力加速度为g。试求:
(1)小物块b到达管口C时的速度大小vC
(2)求电场强度E的大小;
(3)设小物块b与右端竖直墙壁碰撞后以原速率返回,小物块最终停在N点,求小物块与轨道之间的动摩擦因数μ(μ<1)。
德优题库
共享时间:2023-02-27 难度:2 相似度:0.83
161162. (2024•铁一中学•高一下期末) 如图所示,金属板AB和CD水平放置,中间开有小孔O1、O2,两板之间加有加速电压U0。金属板EF和GH均是以O点为圆心,半径为3R和R的同心圆弧板,O3O4也是以O点为圆心的圆弧,且到两金属板距离相等,两板之间加有电压。长2R的金属板MN、PQ水平放置,点M、P分别和点F、H对齐,两板之间加有偏转电压。质量为m、电荷量为q的粒子从粒子源中无初速度飘进加速电场,恰好能沿图示O1﹣O2﹣O3﹣O4﹣O5﹣K虚线轨迹运动,最后到达PQ板的中点K。不考虑场的边界效应,不计粒子的重力。求:
(1)圆弧O3O4处电场强度的大小;
(2)为使粒子恰好能到达PQ板的中点K,金属板MN、PQ之间加的偏转电压U的值;
(3)从粒子进入金属板MN、PQ开始计时,经多长时间粒子运动到距直线MQ最近,最近距离是多少。
共享时间:2024-07-12 难度:2 相似度:0.83
161194. (2024•铁一中学•高二上期末) 德优题库如图所示,A、B接在电压大小恒为U的交变电源上,质量为m、电荷量为+q(q>0)的离子,以初速度v0进入直线加速器第1个金属圆筒左侧的小孔,离子在每个筒内均做匀速直线运动,时间均相等,在相邻两筒间的缝隙内被电场加速,加速时间不计。离子从第3个金属圆筒右侧出来后,立即由M点射入转向器,转向器中有辐射状电场,离子沿着圆弧虚线(等势线)运动,并从N点射出,离子射出时速度方向与矩形区域CDQP内有界匀强电场的电场强度方向垂直,最终离子恰好打在Q点。已知第3个金属圆筒的长度为l,转向器虚线MN处电场强度的大小为E,QP=d、PN=2d。求:
(1)离子在每个金属圆筒内运动的时间;(2)离子在转向器中做圆周运动的半径;
(3)矩形区域CDQP内电场强度的大小。
共享时间:2024-02-29 难度:2 相似度:0.83

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2021-07-04

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