山东高考最后一题.doc

PSdLLMNab探测器激光束07—25.(18分)飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。如图所示,在真空状态下,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的正离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知元电荷电量为e,a、b板间距为d,极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。⑴当a、b间的电压为U1时,在M、N间加上适当的电压U2,使离子到达探测器。请导出离子的全部飞行时间与比荷K(K=ne/m)的关系式。⑵去掉偏转电压U2,在M、N间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B,若进入a、b间所有离子质量均为m,要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出,a、b间的加速电压U1至少为多少?25、解:⑴由动能定理:n价正离子在a、b间的加速度:在a、b间运动的时间:d在MN间运动的时间:离子到达探测器的时间:t=t1+t2=⑵假定n价正离子在磁场中向N板偏转,洛仑兹力充当向心力,设轨迹半径为R,由牛顿第二定律得:离子刚好从N板右侧边缘穿出时,由几何关系:R2=L2+(R-L/2)2由以上各式得:当n=1时U1取最小值【考点】带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动命题特点:本题做到了考查学科知识的同时,注重考查能力,体现了“以能力测试为主导,重点考查学科基础知识、基本技能、重要方法的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题能力”的命题指导思想。08—25.(18分)【2010示例】两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场,变化规律分别如图1、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷均已知,且,两板间距。(1)求粒子在0~t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。(2)求粒子在板板间做圆周运动的最大半径(用h表示)。(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示,磁场的变化改为如图3所示,试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)。解法一:(1)设粒子在0~t0时间内运动的位移大小为①②又已知联立①②式解得③(2)粒子在t0~2t0时间内只受洛伦兹力作用,且速度与磁场方向垂直,所以粒子做匀速圆周运动。设运动速度大小为v1,轨道半径为R1,周期为T,则④⑤联立④⑤式得⑥又⑦即粒子在t0~2t0时间内恰好完成一个周期的圆周运动。在2t0~3t0时间内,粒子做初速度为v1的匀加速直线运动,设位移大小为⑧解得⑨由于s1+s2<h,所以粒子在3t0~4t0时间内继续做匀速圆周运动,设速度大小为v2,半径为R2⑩解得由于s1+s2+R2<h,粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。在4t0~5t0时间内,粒子运动到正极板(如图1所示)。因此粒子运动的最大半径。(3)粒子在板间运动的轨迹如图2所示。【考点】带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动答卷中存在的主要问题有:(1)审题不细,不能完全理解题意;不按要求答卷;基础知识掌握不牢,运用欠灵活;(2)分析综合能力差,不会分析物理过程,不会找临界状态;(3)运用数学知识分析物理问题的能力差,简单的数学运算错误很多,有的列出了方程却得不出结果,不能根据物理公式做出定性分析;(