【物理】物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)題20篇(編輯修改稿)
2025-04-01 22:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合幾何知識(shí)并且精確作圖進(jìn)行分析求解；【詳解】（1）由題意可知電子在磁場(chǎng)中的軌跡半徑由牛頓第二定律得 電子的比荷；（2）若電子能進(jìn)入電場(chǎng)中，且離O點(diǎn)右側(cè)最遠(yuǎn)，則電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)圓軌跡應(yīng)恰好與邊AD相切，即粒子從F點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，離O點(diǎn)最遠(yuǎn)：設(shè)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心為點(diǎn)。則從F點(diǎn)射出的電子，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，有，代入得電子射出電場(chǎng)時(shí)與水平方向的夾角為有 所以，從x軸最右端射入電場(chǎng)中的電子打到熒光屏上的點(diǎn)為G，則它與P點(diǎn)的距離；（3）設(shè)打到屏上離P點(diǎn)最遠(yuǎn)的電子是從(x,0)點(diǎn)射入電場(chǎng)，則射出電場(chǎng)時(shí) 設(shè)該電子打到熒光屏上的點(diǎn)與P點(diǎn)的距離為X，由平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)得所以所以當(dāng)，有?！军c(diǎn)睛】本題屬于帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要求能正確的畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)幾何關(guān)系確定某些物理量之間的關(guān)系，粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)經(jīng)常用化曲為直的方法，求極值的問(wèn)題一定要先找出臨界的軌跡，注重?cái)?shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用。7．在如圖甲所示的直角坐標(biāo)系中，兩平行極板MN垂直于y軸，N板在x軸上且其左端與坐標(biāo)原點(diǎn)O重合，極板長(zhǎng)度l=，板間距離d=，兩板間加上如圖乙所示的周期性變化電壓，兩板間電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)．在y軸上(0，d/2)處有一粒子源，垂直于y軸連續(xù)不斷向x軸正方向發(fā)射相同的帶正電的粒子，粒子比荷為=5107C／kg，速度為v0=8105m/s．t=，求:(1)電壓U0的大??；(2)若沿x軸水平放置一熒光屏，要使粒子全部打在熒光屏上，求熒光屏的最小長(zhǎng)度；(3)若在第四象限加一個(gè)與x軸相切的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，半徑為r=，切點(diǎn)A的坐標(biāo)為(，0)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=，方向垂直于坐標(biāo)平面向里．求粒子出磁場(chǎng)后與x軸交點(diǎn)坐標(biāo)的范圍．【來(lái)源】【市級(jí)聯(lián)考】山東省濟(jì)南市2019屆高三第三次模擬考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) (2) (3)【解析】【分析】【詳解】(1)對(duì)于t=0時(shí)刻射入極板間的粒子： 解得：(2)時(shí)刻射出的粒子打在x軸上水平位移最大：所放熒光屏的最小長(zhǎng)度即： (3)不同時(shí)刻射出極板的粒子沿垂直于極板方向的速度均為vy.速度偏轉(zhuǎn)角的正切值均為： 即：所有的粒子射出極板時(shí)速度的大小和方向均相同.由分析得，如圖所示，所有粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)后發(fā)生磁聚焦由磁場(chǎng)中的一點(diǎn)B離開(kāi)磁場(chǎng). 由幾何關(guān)系，恰好經(jīng)N板右邊緣的粒子經(jīng)x軸后沿磁場(chǎng)圓半徑方向射入磁場(chǎng)，一定沿磁場(chǎng)圓半徑方向射出磁場(chǎng)；從x軸射出點(diǎn)的橫坐標(biāo)：.由幾何關(guān)系，過(guò)A點(diǎn)的粒子經(jīng)x軸后進(jìn)入磁場(chǎng)由B點(diǎn)沿x軸正向運(yùn)動(dòng).綜上所述，粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后第二次打在x軸上的范圍為：8．如圖所示，在空間坐標(biāo)系x0區(qū)域中有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，在一、四象限的正方形區(qū)域CDEF內(nèi)有方向如圖所示的正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，已知CD=2L，OC=L，E2 =4E1。在負(fù)x軸上有一質(zhì)量為m、電量為+q的金屬a球以速度v0沿x軸向右勻速運(yùn)動(dòng)，并與靜止在坐標(biāo)原點(diǎn)O處用絕緣細(xì)支柱支撐的（支柱與b球不粘連、無(wú)摩擦）質(zhì)量為2m、不帶電金屬b球發(fā)生彈性碰撞。已知a、b 球體積大小、材料相同且都可視為點(diǎn)電荷，碰后電荷總量均分，重力加速度為g，不計(jì)a、b球間的靜電力，不計(jì)a、b球產(chǎn)生的場(chǎng)對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)的影響，求：(1)碰撞后，a、b球的速度大小；(2)a、b碰后，經(jīng)時(shí)a球到某位置P點(diǎn)，求P點(diǎn)的位置坐標(biāo)；(3)a、b碰后，要使 b球不從CD邊界射出，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值?！緛?lái)源】【全國(guó)百?gòu)?qiáng)?！亢邶埥」枮I市第三中學(xué)校2019屆高三上學(xué)期期末考試?yán)砜凭C合物理試題【答案】(1) ，；(2)（ ， ）； (3) 或【解析】【分析】(1)a、b碰撞，由動(dòng)量守恒和能量守恒關(guān)系求解碰后a、b的速度；(2)碰后a在電場(chǎng)中向左做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解P點(diǎn)的位置坐標(biāo)；(3)要使 b球不從CD邊界射出，求解恰能從C點(diǎn)和D點(diǎn)射出的臨界條件確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的范圍。【詳解】(1)a勻速，則 ①a、b碰撞，動(dòng)量守恒 ②機(jī)械能守恒 ③由②③得， ④(2)碰后a、b電量總量平分，則碰后a在電場(chǎng)中向左做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)時(shí)a球到P點(diǎn)的位置坐標(biāo)為（x，y） ⑤ ， ⑥其中⑦，由⑤⑥⑦得，故P點(diǎn)的位置坐標(biāo)為（ ， ）⑧(3)碰撞后對(duì)b ⑨故b做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則 ⑩得 ?b恰好從C射出，則?由??得恰從D射出，則由幾何關(guān)系 ?，得 ?由??得故要使b不從CD邊界射出，則B的取值范圍滿(mǎn)足或【點(diǎn)睛】本題考查帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)量守恒定律及能量守恒關(guān)系，注意在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)要注意幾何關(guān)系的應(yīng)用，在電場(chǎng)中注意由類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解。9．如圖所示，處于豎直面內(nèi)的坐標(biāo)系x軸水平、y軸豎直，第二象限內(nèi)有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面向里。帶電微粒從x軸上M點(diǎn)以某一速度射入電磁場(chǎng)中，速度與x軸負(fù)半軸夾角α=53176。，微粒在第二象限做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并垂直y軸進(jìn)入第一象限。已知微粒的質(zhì)量為m，電荷量為q，OM間距離為L(zhǎng)，重力加速度為g，sin53176。=0．8，cos53176。=0．6。求(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E；(2)若微粒再次回到x軸時(shí)動(dòng)能為M點(diǎn)動(dòng)能的2倍，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少。【來(lái)源】【市級(jí)聯(lián)考】山東省濱州市2019屆高三第二次模擬（5月)考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) (2) B=或B=【解析】【詳解】（1）微粒在第二象限做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則qE=mg，解得:E=（2）微粒垂直y軸進(jìn)入第一象限，則圓周運(yùn)動(dòng)圓心在y軸上，由幾何關(guān)系得:rsinα=L
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