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正文內(nèi)容

江蘇省邗江中學(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(編輯修改稿)

2025-04-01 22:21 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中,x軸上方存在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E1,方向沿y軸向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B,方向垂直紙面向里.x軸下方存在方向沿y軸向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出),場(chǎng)強(qiáng)為E2.質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),從y軸上的A點(diǎn)以速度大小v0沿x軸正方向拋出,經(jīng)x軸上的P點(diǎn)后與x軸正向成45176。進(jìn)入x軸上方恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).O、P兩點(diǎn)間距離與O、A兩點(diǎn)間距離滿足以下關(guān)系, ,重力加速度為g,以上物理量中m、q、v0、g為已知量,其余量大小未知.(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E1與E2的比值(2)若小球可多次(大于兩次)通過(guò)P點(diǎn),則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?(3)若小球可恰好兩次通過(guò)P點(diǎn),則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大?小球兩次通過(guò)P點(diǎn)時(shí)間間隔為多少?【來(lái)源】安徽省黃山市2019屆高中畢業(yè)班第二次質(zhì)量檢測(cè)高三理綜物理試題【答案】(1);(2) ;(3) (n=1,2,3……..); (n=1,2,3……..)【解析】【分析】【詳解】解:(1)小球在x軸上方勻速圓周,可得: 小球從A到P的過(guò)程做內(nèi)平拋運(yùn)動(dòng): 結(jié)合:可得:由牛頓第三定律可得: 解得: 故: (2) 小球第一次通過(guò)P點(diǎn)時(shí)與x軸正向成,可知小球在P點(diǎn)時(shí)則有:故P點(diǎn)時(shí)的速度: 由類平拋的位移公式可得: 小球多次經(jīng)過(guò)P點(diǎn),軌跡如圖甲所示,小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)個(gè)周期后,到達(dá)x軸上的Q點(diǎn),P、Q關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱,之后回到A并不斷重復(fù)這一過(guò)程,從而多次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)設(shè)小球在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,由幾何關(guān)系可得: 又由:聯(lián)立解得: (3)小球恰能兩次經(jīng)過(guò)P點(diǎn),軌跡如圖乙所示在x軸上方,小球在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期:在x軸下方,小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:由規(guī)律可知,小球恰能兩次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)滿足的幾何關(guān)系為: (n=1,2,3……..)解得: (n=1,2,3……..)兩次通過(guò)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為: (n=1,2,3……..)解得: (n=1,2,3……..)6.如圖所示,空間有相互平行、相距和寬度也都為L(zhǎng)的I、II兩區(qū)域,I、II區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),I區(qū)域磁場(chǎng)向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度為,II區(qū)域磁場(chǎng)向外,大小待定。現(xiàn)有一質(zhì)量為,電荷量為的帶電粒子,從圖中所示的一加速電場(chǎng)中的MN板附近由靜止釋放被加速,粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行紙面與I區(qū)磁場(chǎng)邊界成45176。角進(jìn)入磁場(chǎng),然后又從I區(qū)右邊界成45176。角射出。(1)求加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差;(2)若II區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度也是時(shí),則粒子經(jīng)過(guò)I區(qū)的最高點(diǎn)和經(jīng)過(guò)II區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差是多少?(3)為使粒子能返回I區(qū),II區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么條件?并求出粒子從左側(cè)進(jìn)入I區(qū)到從左側(cè)射出I區(qū)需要的最長(zhǎng)時(shí)間?!緛?lái)源】河南省南陽(yáng)中學(xué)2019屆高三下學(xué)期第十七次考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) (2) (3),【解析】【詳解】(1)畫出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的示意圖,如圖所示:粒子在加速電場(chǎng)中根據(jù)動(dòng)能定理可得粒子在I區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得根據(jù)幾何關(guān)系可得:聯(lián)立可得加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差(2)粒子在II區(qū)域運(yùn)動(dòng)的半徑與I區(qū)域相同,高度差由圖中幾何關(guān)系可得:可得:(3)畫出粒子剛好從II區(qū)域右邊界穿出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài),即軌跡圓與右邊界
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