高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)易錯(cuò)題提高題專(zhuān)題含答案(更新版)
【正文】 (2) 從開(kāi)始經(jīng)回旋加速器加速到獲得最大能量的過(guò)程，設(shè)在電場(chǎng)中加速次，則有： 解得： 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為： 正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為： D型盒間的電場(chǎng)對(duì)電子做功的平均功率： (3)設(shè)電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，由幾何關(guān)系可得解得： 根據(jù)洛倫磁力提供向心力可得：電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?．如圖所示，空間存在著方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直于紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球Q靜置在光滑絕緣的水平高臺(tái)邊緣，另一質(zhì)量為m、不帶電的絕緣小球P以水平初速度v0向Q運(yùn)動(dòng)，兩小球P、Q可視為質(zhì)點(diǎn)，正碰過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失且電荷量不發(fā)生轉(zhuǎn)移．已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，水平臺(tái)面距地面高度，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．（1）求P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后小球Q的速度大小；（2）P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后，經(jīng)過(guò)多少時(shí)間小球P落地？落地點(diǎn)與平臺(tái)邊緣間的水平距離多大？（3）若撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)，并將小球Q重新放在平臺(tái)邊緣、小球P仍以水平初速度向Q運(yùn)動(dòng)，小球Q的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示（平臺(tái)足夠高，小球Q不與地面相撞）．求小球Q在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度和第一次下降的最大距離H．【來(lái)源】2019年湖北省黃岡中學(xué)高考三模物理試題【答案】（1）（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球P、Q首次發(fā)生彈性碰撞時(shí)，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，得：聯(lián)立解得（2）對(duì)于小球Q，由于，故Q球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，則經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的時(shí)間小球P、Q再次發(fā)生彈性碰撞，由（1）可知碰后小球P離開(kāi)平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有，代入數(shù)據(jù)，得：故P與Q首次發(fā)生碰撞后到落地，經(jīng)過(guò)的時(shí)間落地點(diǎn)與平臺(tái)邊緣的水平距離（3）PQ相碰后，Q球速度vQ=v0，碰撞后Q球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至Q球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)Q球有最大速度，故從碰撞后Q球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至Q球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)過(guò)程，對(duì)Q球由動(dòng)量定理得：即又由動(dòng)能定理可得，解得：7．如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi),直角三角形abc的直角邊ab長(zhǎng)為6d，與y軸重合,∠bac=30176。（3）%．【解析】（1）等離子體由下方進(jìn)入?yún)^(qū)域I后，在洛倫茲力的作用下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子受到的電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，形成穩(wěn)定的勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)等離子體的電荷量為q′ ，則 即 （2）氙原子核在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)速度為v3,則有： 根據(jù)題意，在A處發(fā)射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成寬度為D的平行氙原子核束，即則： 氙原子核經(jīng)過(guò)區(qū)域I加速后，離開(kāi)PQ的速度大小為，根據(jù)動(dòng)能定理可知：其中電壓 聯(lián)立可得（3）根據(jù)題意，當(dāng)區(qū)域Ⅱ中的磁場(chǎng)變?yōu)橹螅鶕?jù) 可知，r′=r=D ①根據(jù)示意圖可知，沿著AF方向射入的氙原子核，恰好能夠從M點(diǎn)沿著軌跡1進(jìn)入?yún)^(qū)域I，而沿著AF左側(cè)射入的粒子將被上極板RM擋住而無(wú)法進(jìn)入?yún)^(qū)域I．該軌跡的圓心O1，正好在N點(diǎn)，AO1=MO1=D，所以根據(jù)幾何關(guān)系可知，此時(shí)∠FAN=900；②根據(jù)示意圖可知，沿著AG方向射入的氙原子核，恰好從下極板N點(diǎn)沿著軌跡2進(jìn)入?yún)^(qū)域I，而沿著AG右側(cè)射入的粒子將被下極板SN擋住而無(wú)法進(jìn)入?yún)^(qū)域I． AO2=AN=NO2=D，所以此時(shí)入射角度∠GAN=300；根據(jù)上述分析可知，只有∠FAG=600；這個(gè)范圍內(nèi)射入的粒子還能進(jìn)入?yún)^(qū)域I．該區(qū)域的粒子占A處總粒子束的比例為 點(diǎn)睛：考查牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，掌握由洛倫茲力提供向心力的求解方法，理解動(dòng)能定理的內(nèi)容，注意正確畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡，及分清各段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；第三問(wèn)要注意臨界條件，求出恰從上、下兩邊緣射出的粒子的入射角，從而求出射入Ⅰ區(qū)的粒子數(shù)點(diǎn)比．
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