(物理)-高考物理帶電粒子在無邊界勻強磁場中運動專項訓(xùn)練100(附答案)(存儲版)
【正文】 ⒄10．空間中存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，一帶電量為+q、質(zhì)量為m的粒子，在P點以某一初速開始運動，初速方向在圖中紙面內(nèi)如圖中P點箭頭所示．該粒子運動到圖中Q點時速度方向與P點時速度方向垂直，如圖中Q點箭頭所示．已知P、Q間的距離為L．若保持粒子在P點時的速度不變，而將勻強磁場換成勻強電場，電場方向與紙面平行且與粒子在P點時速度方向垂直，在此電場作用下粒子也由P點運動到Q點．不計重力．求：（1）電場強度的大?。?）兩種情況中粒子由P運動到Q點所經(jīng)歷的時間之比．【答案】 ； 【解析】【分析】【詳解】（1）粒子在磁場中做勻速圓周運動，以v0表示粒子在P點的初速度，R表示圓周的半徑，則有 由于粒子在Q點的速度垂直它在p點時的速度，可知粒子由P點到Q點的軌跡為圓周，故有 以E表示電場強度的大小，a表示粒子在電場中加速度的大小，tE表示粒子在電場中由p點運動到Q點經(jīng)過的時間，則有 水平方向上： 豎直方向上： 由以上各式，得 且 （2）因粒子在磁場中由P點運動到Q點的軌跡為圓周，即 所以11．如圖所示，空間存在方向垂直于xOy平面向里的勻強磁場，在0yd的區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁感應(yīng)強度大小為B，在yd的區(qū)域Ⅱ、電荷量為q的粒子以速度 從O點沿y軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ.不計粒子重力．(1) 求粒子在區(qū)域Ⅰ中運動的軌道半徑：(2) 若粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ時的速度為 ，求粒子打在x軸上的位置坐標，并求出此過程中帶電粒子運動的時間；(3) 若此粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ的速度 ，求該粒子打在x軸上位置坐標的最小值．【答案】（1）（2） （3）【解析】【分析】【詳解】（1）帶電粒子在磁場中運動，洛侖磁力提供向心力：把，代入上式，解得： (2) 當粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ時的速度為時，如圖所示在OA段圓周運動的圓心在O1，半徑為在AB段圓周運動的圓心在O2，半徑為在BP段圓周運動的圓心在O3，半徑為可以證明ABPO3為矩形，則圖中,由幾何知識可得：所以：所以粒子打在x軸上的位置坐標粒子在OA段運動的時間為：粒子在AB段運動的時間為粒子在BP段運動的時間為在此過程中粒子的運動時間： (3)設(shè)粒子在區(qū)域Ⅰ中軌道半徑為R，軌跡由圖可得粒子打在x軸上位置坐標：化簡得： 把上式配方：化簡為：則當時，位置坐標取最小值：12．如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標系，y軸沿豎直方向．在x = L到x =2L之間存在豎直向上的勻強電場和垂直坐標平面向里的勻強磁場，一個比荷（）為k的帶電微粒從坐標原點以一定初速度沿+x方向拋出，進入電場和磁場后恰好在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，離開電場和磁場后，帶電微粒恰好沿+x方向通過x軸上x =3L的位置，已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，重力加速度為g．求：（1）電場強度的大小； （2）帶電微粒的初速度；（3）帶電微粒做圓周運動的圓心坐標．【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】【詳解】（1）由于粒子在復(fù)合場中做勻速圓周運動，則：mg=qE，又 解得 （2）由幾何關(guān)系：2Rcosθ=L，粒子做圓周運動的向心力等于洛倫茲力： ；由 在進入復(fù)合場之前做平拋運動： 解得 （3）由 其中 ，則帶電微粒做圓周運動的圓心坐標：； 13．如圖所示，在不考慮萬有引力的空間里，有兩條相互垂直的分界線MN、PQ，其交點為O．MN一側(cè)有電場強度為E的勻強電場（垂直于MN），另一側(cè)有勻強磁場（垂直紙面向里）．宇航員（視為質(zhì)點）固定在PQ線上距O點為h的A點處，身邊有多個質(zhì)量均為m、電量不等的帶負電小球．他先后以相同速度v0、沿平行于MN方向拋出各小球．其中第1個小球恰能通過MN上的C點第一次進入磁場，通過O點第一次離開磁場，OC=2h．求：（1）第1個小球的帶電量大?。唬?）磁場的磁感強度的大小B；（3）磁場的磁感強度是否有某值，使后面拋出的每個小球從不同位置進入磁場后都能回到宇航員的手中？如有，則磁感強度應(yīng)調(diào)為多大．【答案】(1) ；(2) ；(3)存在，【解析】【詳解】（1）設(shè)第1球的電量為，研究A到C的運動： 解得：；（2）研究第1球從A到C的運動： 解得： ，；研究第1球從C作圓周運動到達O的運動，設(shè)磁感應(yīng)強度為由得 由幾何關(guān)系得： 解得： ；（3）后面拋出的小球電量為，磁感應(yīng)強度 ①小球作平拋運動過程 ②小球穿過磁場一次能夠自行回到A，滿足要求：，變形得： 解得： ．14．如圖，PQ分界線的右側(cè)空間有一垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。（1）證明兩次粒子打到B點速度方向不同
職業(yè)教育相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1