考的“带电粒子在场中的运动”,是变形的“电磁回旋加速器”模型。题目和2010年一样又搞了交变电场,但粒子在电场里加速的运动时间不算,还给配了个磁场,让粒子直线加速后在磁场里转圈。这题又新又活,综合性强,和数学扯得紧,考的就是你思维灵活和发散能力。
怎么解
1. 核心模型认准:这就是回旋加速器的变形版。脑子里先把标准回旋加速器那套——电场加速、磁场偏转、同步条件——过一遍。
2. 分段拆过程:粒子运动分两段。第一段,只在交变电场里加速,但题里明确说了“运动时间不计”,所以这阶段只管速度变化,别算时间。第二段,进磁场转圈,老老实实按带电粒子在匀强磁场里做圆周运动的公式算(qvB=mv²/r)。
3. 抓同步条件:题里电场是交变的,要保证粒子每次进电场都能被加速,电场变化的周期必须和粒子在磁场里转一圈的时间严格匹配。这是关键计算点。
4. 数学结合:最后问的最大速度、加速次数这些,往往需要结合数列或几何关系来推。别光写物理公式,数学式子也得跟上。
5. 规范拿分:这种压轴题,按“分段得分”的策略来。画清楚受力图、运动轨迹图,方程写明白,哪怕最后结果没算全,步骤分也能捞到。