这些题目涉及的是高中物理中的粒子在电磁场中的运动问题,主要涵盖了带电粒子在磁场中的洛伦兹力、在电场中的电场力作用下的运动规律,以及粒子在复合场中的能量变化和轨迹分析。下面将对每个题目进行详细解析。
1. 题目描述了小型粒子加速器的工作原理,涉及带电粒子在磁场和电场中的运动。氘核首先在电场中加速,然后在两个磁场中改变方向。解题时需用到动能定理计算最终动能,并利用洛伦兹力公式计算粒子在磁场中的半径,从而确定区域Ⅰ的最小宽度和区域Ⅱ的磁感应强度。
2. 该题考察粒子在磁场和电场中垂直边界运动的情况。两个粒子分别从不同位置出发,由于磁场和电场的作用,它们在边界PQ上相遇。解题需要利用粒子在磁场中的圆周运动和在电场中的直线运动,结合相遇条件求解初速度、磁感应强度和相遇点距离。
3. 此题考察带电粒子在变磁场中的运动。粒子从x轴正方向进入磁场,经过一次反射后再次沿x轴正方向运动。解题需要用到速度矢量的变化,结合粒子在磁场中的圆周运动,求解运动时间和粒子离开原点的距离。
4. 粒子在电场和两个不同强度的磁场中运动,通过两个象限后再返回原点。利用电场中的偏转和磁场中的圆周运动,结合粒子的入射角和出射角,可以求解粒子的初速度和磁场的大小。
5. 粒子在上下两个相反方向的磁场以及电场中运动,要求粒子不飞出边界或者通过特定点。解题时需要考虑粒子在磁场中的圆周运动和电场中的直线运动,根据边界条件确定粒子的最小入射速度和所有可能的入射速度。
26. 带电粒子在交变电场和恒定磁场中运动,问题涉及粒子在电场中的加速、在磁场中的圆周运动以及粒子打在屏幕上的范围。需要利用粒子在电场中的加速度和在磁场中的运动周期来计算最小半径、最大速度和粒子打在屏幕上的范围。
7. 最后一个问题中,带电小球在倾斜轨道和圆轨道中运动,同时受到电场和磁场的作用。需要分析小球在倾斜轨道上的动能变化,进入半圆轨道的条件,以及在磁场中的运动轨迹,从而求解相关速度和位置。
这些题目都是对高中物理中电动力学知识的综合运用,涉及到的主要知识点包括:电场力和洛伦兹力的计算、粒子在电场和磁场中的运动规律(包括匀加速直线运动、圆周运动)、动能定理、能量守恒、动态分析等。解题时需要结合实际情境,灵活运用物理公式,通过建立方程并求解来得出答案。