专题03以太空粒子探测器为背景的高考热点问题-高考物理电学难点精讲

三、以太空粒子探测器为背景的高考热点讲解 (画图精美版) 比较具有影响力的高考提分名师指导 巧学物理 28 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 知识铺垫： 带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，由于洛伦兹力时刻与运动方向垂直，所以洛伦兹力不做功，粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动，对于粒子的运动一般建议按以下步骤做题： 一画轨迹；二找圆心；三算半径 其中算半径比较难一点，需要利用到几何关系比较常用的是勾股定理；三角形；以及正余弦函数来解。 由于磁场有边界，导致粒子运动的临界性，所以要挖掘出题中的临界条件，一般临界都出现在相切；最大；最小；刚好不出磁场这些词语中，要理解这些词语所代表的物理含义. 此类题的分析思路： (1)圆心的确定 带电粒子垂直进入磁场后，一定做圆周运动，其速度方向一定沿圆周的切线方向，因此圆心的位置必是两速度方向垂线的交点或某一速度方向的垂线与圆周上两点连线中垂线的交点，如图所示． M - v0 00 v0 00 O 00 P 00 M + v0 00 O 00 P 00 (2)运动半径大小的确定 一般先作入射点、出射点对应的半径，并作出相应的辅助三角形，然后利用三角函数求解出半径的大小． (3)运动时间的确定 首先利用周期公式T=，求出运动周期T，然后求出粒子运动的圆弧所对应的圆心角θ，其运动时间t=T. (4)圆心角的确定 ①带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向间的夹角φ叫偏向角．偏向角等于圆心角即φ=α，如图． M v 00 v 00 O 00 P 00 θ00 Q 00 α00 B 00 φ ②某段圆弧所对应的圆心角是这段圆弧弦切角的二倍，即α=2θ. 【调研1】“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理试验设备，用于探测宇宙中的奇异物质。该设备的原理可简化如下：如图所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面MN和M′N′，圆心为O，弧面MN与弧面M′N′间的电势差设为U，在加速电场的右边有一宽度为L的足够长的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电粒子