陜西省商南縣高級(jí)中學(xué)高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)壓軸題易錯(cuò)題-wenkub
2025-04-05 04 本頁(yè)面
【正文】 ：（1）帶電粒子的比荷；（2）圓內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。唬?）帶電粒子從P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)到從Q點(diǎn)射出磁場(chǎng)的總時(shí)間。根據(jù)幾何知識(shí)，在磁場(chǎng)變化的半個(gè)周期內(nèi)，電子在x軸方向上的位移恰好等于軌道半徑，即因電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)具有周期性，如圖丙所示，電子到達(dá)N點(diǎn)且速度符合要求的空間條件為：（n＝1，2，3，…）電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑解得：（n＝1，2，3，…）電子在磁場(chǎng)變化的半個(gè)周期內(nèi)恰好轉(zhuǎn)過(guò)圓周，同時(shí)在MN間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是磁場(chǎng)變化周期的整數(shù)倍時(shí)，可使粒子到達(dá)N點(diǎn)且速度滿足題設(shè)要求，應(yīng)滿足的時(shí)間條件是又則T的表達(dá)式為（n＝1，2，3，…）。【來(lái)源】【省級(jí)聯(lián)考】吉林省名校2019屆高三下學(xué)期第一次聯(lián)合模擬考試物理試題【答案】（1），設(shè)vM的方向與x軸的夾角為θ，θ＝45176。陜西省商南縣高級(jí)中學(xué)高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)壓軸題易錯(cuò)題一、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)壓軸題1．如圖所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上．在xOy平面內(nèi)有與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在半徑為R的圓內(nèi)還有與xOy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在圓的左邊放置一帶電微粒發(fā)射裝置，它沿x軸正方向發(fā)射出一束具有相同質(zhì)量m、電荷量q（q＞0)和初速度v的帶電微粒．發(fā)射時(shí)，這束帶電微粒分布在0＜y＜2R的區(qū)間內(nèi)．已知重力加速度大小為g．（1）從A點(diǎn)射出的帶電微粒平行于x軸從C點(diǎn)進(jìn)入有磁場(chǎng)區(qū)域，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向離開，求電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向．（2）請(qǐng)指出這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域，并說(shuō)明理由．（3）若這束帶電微粒初速度變?yōu)?v，那么它們與x軸相交的區(qū)域又在哪里？并說(shuō)明理由．【來(lái)源】帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 壓軸大題【答案】（1），方向沿y軸正方向；，方向垂直xOy平面向外（2）通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)后離開；理由見(jiàn)解析（3）范圍是x＞0；理由見(jiàn)解析【解析】【詳解】(1)帶電微粒平行于x軸從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，說(shuō)明帶電微粒所受重力和電場(chǎng)力的大小相等，方向相反．設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，由：可得電場(chǎng)強(qiáng)度大?。悍较蜓貀軸正方向；帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)后受到重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用．由于電場(chǎng)力和重力相互抵消，它將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖（a）所示：考慮到帶電微粒是從C點(diǎn)水平進(jìn)入磁場(chǎng)，過(guò)O點(diǎn)后沿y軸負(fù)方向離開磁場(chǎng)，可得圓周運(yùn)動(dòng)半徑；設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，由：可得磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。焊鶕?jù)左手定則可知方向垂直xOy平面向外；(2)從任一點(diǎn)P水平進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電微粒在磁場(chǎng)中做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖（b）所示，設(shè)P點(diǎn)與點(diǎn)的連線與y軸的夾角為，其圓周運(yùn)動(dòng)的圓心Q的坐標(biāo)為，圓周運(yùn)動(dòng)軌跡方程為：而磁場(chǎng)邊界是圓心坐標(biāo)為（0，R）的圓周，其方程為：解上述兩式，可得帶電微粒做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡與磁場(chǎng)邊界的交點(diǎn)為或：坐標(biāo)為的點(diǎn)就是P點(diǎn)，須舍去．由此可見(jiàn)，這束帶電微粒都是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)后離開磁場(chǎng)的；(3)帶電微粒初速度大小變?yōu)?v，則從任一點(diǎn)P水平進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電微粒在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為：帶電微粒在磁場(chǎng)中經(jīng)過(guò)一段半徑為的圓弧運(yùn)動(dòng)后，將在y軸的右方（x＞0區(qū)域）離開磁場(chǎng)并做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖（c）所示．靠近M點(diǎn)發(fā)射出來(lái)的帶電微粒在穿出磁場(chǎng)后會(huì)射向x軸正方向的無(wú)窮遠(yuǎn)處；靠近N點(diǎn)發(fā)射出來(lái)的帶電微粒會(huì)在靠近原點(diǎn)之處穿出磁場(chǎng)所以，這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域范圍是x＞0．答：（1）電場(chǎng)強(qiáng)度 ，方向沿y軸正方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向垂直xOy平面向外．（2）這束帶電微粒都是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)后離開磁場(chǎng)的；（3）若這束帶電微粒初速度變?yōu)?v，這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域范圍是x＞0。；（2），；（3）T的表達(dá)式為（n＝1，2，3，…）【解析】【詳解】（1）在加速電場(chǎng)中，從P點(diǎn)到Q點(diǎn)由動(dòng)能定理得：可得電子從Q點(diǎn)到M點(diǎn)，做類平拋運(yùn)動(dòng)，x軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，y軸方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由以上各式可得：電子運(yùn)動(dòng)至M點(diǎn)時(shí)：即：設(shè)vM的方向與x軸的夾角為θ，解得：θ＝45176。5．在地面附近的真空中，存在著豎直向上的勻
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