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江蘇省邗江中學高中物理帶電粒子在復合場中的運動壓軸題易錯題(編輯修改稿)

2025-04-01 22:21 本頁面
 

【文章內容簡介】 中,x軸上方存在正交的勻強電場和勻強磁場,電場強度E1,方向沿y軸向上,磁感應強度B,方向垂直紙面向里.x軸下方存在方向沿y軸向上的勻強電場(圖中未畫出),場強為E2.質量為m、電荷量為q的帶正電小球(可視為質點),從y軸上的A點以速度大小v0沿x軸正方向拋出,經(jīng)x軸上的P點后與x軸正向成45176。進入x軸上方恰能做勻速圓周運動.O、P兩點間距離與O、A兩點間距離滿足以下關系, ,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)電場強度E1與E2的比值(2)若小球可多次(大于兩次)通過P點,則磁感應強度B為多大?(3)若小球可恰好兩次通過P點,則磁感應強度B為多大?小球兩次通過P點時間間隔為多少?【來源】安徽省黃山市2019屆高中畢業(yè)班第二次質量檢測高三理綜物理試題【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的過程做內平拋運動: 結合:可得:由牛頓第三定律可得: 解得: 故: (2) 小球第一次通過P點時與x軸正向成,可知小球在P點時則有:故P點時的速度: 由類平拋的位移公式可得: 小球多次經(jīng)過P點,軌跡如圖甲所示,小球在磁場中運動個周期后,到達x軸上的Q點,P、Q關于原點O對稱,之后回到A并不斷重復這一過程,從而多次經(jīng)過P點設小球在磁場中圓周運動的半徑為R,由幾何關系可得: 又由:聯(lián)立解得: (3)小球恰能兩次經(jīng)過P點,軌跡如圖乙所示在x軸上方,小球在磁場中的運動周期:在x軸下方,小球的運動時間:由規(guī)律可知,小球恰能兩次經(jīng)過P點滿足的幾何關系為: (n=1,2,3……..)解得: (n=1,2,3……..)兩次通過P點的時間間隔為: (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的I、II兩區(qū)域,I、II區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場,I區(qū)域磁場向內、磁感應強度為,II區(qū)域磁場向外,大小待定?,F(xiàn)有一質量為,電荷量為的帶電粒子,從圖中所示的一加速電場中的MN板附近由靜止釋放被加速,粒子經(jīng)電場加速后平行紙面與I區(qū)磁場邊界成45176。角進入磁場,然后又從I區(qū)右邊界成45176。角射出。(1)求加速電場兩極板間電勢差;(2)若II區(qū)磁感應強度也是時,則粒子經(jīng)過I區(qū)的最高點和經(jīng)過II區(qū)的最低點之間的高度差是多少?(3)為使粒子能返回I區(qū),II區(qū)的磁感應強度應滿足什么條件?并求出粒子從左側進入I區(qū)到從左側射出I區(qū)需要的最長時間?!緛碓础亢幽鲜∧详栔袑W2019屆高三下學期第十七次考試理綜物理試題【答案】(1) (2) (3),【解析】【詳解】(1)畫出粒子在磁場中運動的示意圖,如圖所示:粒子在加速電場中根據(jù)動能定理可得粒子在I區(qū)域做圓周運動,根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得根據(jù)幾何關系可得:聯(lián)立可得加速電場兩極板間電勢差(2)粒子在II區(qū)域運動的半徑與I區(qū)域相同,高度差由圖中幾何關系可得:可得:(3)畫出粒子剛好從II區(qū)域右邊界穿出磁場的臨界狀態(tài),即軌跡圓與右邊界
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