20xx教科版高中物理選修3-137帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)同步精練(已修改)
2024-12-14 18:20 本頁面
【正文】 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1. 圖 3－ 7－ 4 如圖 3－ 7－ 4所示 ， 某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng) ， 電場(chǎng)方向水平向右 ， 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 ， 一帶電微粒從 a 點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)并剛好能沿 ab 直線向上運(yùn)動(dòng) ， 下列說法中正確的是 ( ) A． 微粒一定帶負(fù)電 B． 微粒的動(dòng)能一定減小 C． 微粒的電勢(shì)能一 定增加 D． 微粒的機(jī)械能一定增加 答案 AD 解析 微粒進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后沿直線 ab運(yùn)動(dòng) ， 則微粒受到的合力或者為零 ， 或者合力方向在ab 直線上 ( 垂直于運(yùn)動(dòng)方向的合力仍為零 )． 若 微粒所受合力不為零 ， 則必然做變速運(yùn)動(dòng) ，由于速度的變化會(huì)導(dǎo)致洛倫茲力變化 ， 則微粒在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的合力不再為零 ， 微粒就不能沿直線運(yùn)動(dòng) ， 因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若微粒帶正電 ， 則受力分析如下圖甲所示 ， 合力不可能為零 ， 故微粒一定帶負(fù)電 ， 受力分析 如圖乙所示 ， 故 A正確 ，B 錯(cuò)；靜電力做正功 ， 微粒電勢(shì)能減小 ， 機(jī)械能增大 ， 故 C 錯(cuò) ， D 正確 ． 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 2. 圖 3－ 7－ 5 如圖 3－ 7－ 5所示 ， 在平面直角坐標(biāo)系 xOy內(nèi) ， 第 Ⅰ 象限存在沿 y負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng) ，第 Ⅳ 象限以 ON為直徑的半圓形區(qū)域內(nèi)存 在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 m、電荷量為 q 的帶正電的粒子 ， 從 y 軸正半軸上 y＝ h 處的 M 點(diǎn) ， 以速度 v0垂直 于 y軸射入電場(chǎng) ， 經(jīng) x軸上 x＝ 2h處的 P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng) ， 最后以垂直于 y軸的方向射出磁場(chǎng) ． 不計(jì)粒子重力 ． 求： (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 E； (2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 r； (3)粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到離開磁場(chǎng)經(jīng)歷的總時(shí)間 t. 答案 見解析 解析 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示 (1)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t1 則有 2h＝ v0t1， h＝ 12at21 根據(jù)牛頓第二定律得 Eq＝ ma 求得 E＝ mv202qh. (2)設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為 v， 在電場(chǎng)中 ， 由動(dòng)能定理得 Eqh＝ 12mv2－ 12mv20 又 Bqv＝ mv2r， 解得 r＝2mv0Bq (3)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t1＝ 2hv0 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期 T＝ 2π rv ＝ 2π mBq 設(shè)粒子 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t2， t2＝ 38T， 求得 t＝ t1＋ t2＝ 2hv0＋3π m4Bq . (時(shí)間： 60 分鐘 ) 題組一 帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 圖 3－ 7－ 6 1． 如圖 3－ 7
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