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C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功AD【解析】本题的入手点在于如何判断EBx和ECx的大小,由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同,如果在x方向上取极小的一段,可以把此段看做是匀强磁场,用匀强磁场的处理方法思考,从而得到结论,此方法为微元法;需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d,由图象,B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差,看做匀强电场有E
,d
可见EBxECx,A项正确;同理可知O点场强最小,电荷在该点受到的电场力最小,C项错误;沿电场方向电势降低,在O点左侧,EBx的方向沿x轴负方向,在O点右侧,ECx的方向沿x轴正方向,所以B项错误,D项正确。江苏卷14(16分)1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为q,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t;(3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能E。
解析:
1设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1速度为v1qu
12mv12
v12qv1Bmr1
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解得
r1
12mUBqr214mUBq
同理,粒子第2次经过狭缝后的半径则r2r1
21
(2)设粒子到出口处被加速了
圈
12mv2v2qvBmR2πmTqBt
T2
qU
解得
t
πBR2
2U
qB2πm
(3)加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率,即f当磁场感应强度为Bm时,加速电场的频率应为fBm粒子的动能
qBm2πm
EK
12mv2
当fBm≤fm时,粒子的最大动能由Bm决定
qvmBmm
2vmR
解得Ekm
2q2BmR22m
当fBm≥fm时,粒子的最大动能由fm决定
vm2πfmR
解得Ekm2πmfmR
222
(4)江苏卷15(16分)如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、
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足够长且电阻忽略不计,导轨平面的倾角为α,条形匀强磁场的宽r