物理高考物理帶電粒子在復合場中的運動練習題(編輯修改稿)
2025-04-01 22:28 本頁面
【文章內容簡介】 碰撞，碰撞后a球恰好返回D點，b球進入圓筒后在豎直面內做圓周運動．不計空氣阻力，小球a、b均視為質點，碰時兩球電量平分，小球a在DF段與軌道的動摩因數(shù)μ=，重力加速度大小g=10m/s2．求(1)圓筒內電場強度的大??；(2)兩球碰撞時損失的能量；(3)若b球進入圓筒后，與筒壁發(fā)生彈性碰撞，并從N點射出，則圓筒的半徑．【來源】福建省寧德市2019屆普通高中畢業(yè)班質量檢查理科綜合物理試題【答案】(1)20N/C；(2)0J；(3) n≥3的整數(shù)）【解析】【詳解】（1）小球b要在圓筒內做圓周運動，應滿足：Eq＝2mg解得：E＝20 N/C （2）小球a到達F點的速度為v1，根據(jù)動能定理得：Uq－μmgx＝mv12 小球a從F點的返回的速度為v2，根據(jù)功能關系得：μmgx＝mv22兩球碰撞后，b球的速度為v，根據(jù)動量守恒定律得：mv1＝mv2＋2mv 則兩球碰撞損失的能量為：ΔE＝mv12－mv22－mv2聯(lián)立解得：ΔE＝0（3）小球b進入圓筒后，與筒壁發(fā)生n1次碰撞后從N點射出，軌跡圖如圖所示：每段圓弧對應圓筒的圓心角為，則在磁場中做圓周運動的軌跡半徑：r1＝粒子在磁場中做圓周運動： 聯(lián)立解得：（n≥3的整數(shù)）8．如圖為近代物理實驗室中研究帶電粒子的一種裝置．帶正電的粒子從容器A下方小孔S不斷飄入電勢差為U的加速電場．進過S正下方小孔O后，沿SO方向垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打在照相底片D上并被吸收，D與O在同一水平面上，粒子在D上的落點距O為x，已知粒子經過小孔S時的速度可視為零，不考慮粒子重力．（1）求粒子的比荷q/m；（2）由于粒子間存在相互作用，從O進入磁場的粒子在紙面內將發(fā)生不同程度的微小偏轉．其方向與豎直方向的最大夾角為α，若假設粒子速度大小相同，求粒子在D上的落點與O的距離范圍；（3）加速電壓在（U177。△U）范圍內的微小變化會導致進入磁場的粒子速度大小也有所不同．現(xiàn)從容器A中飄入的粒子電荷最相同但質量分別為mm2（m1＞m2），在紙面內經電場和磁場后都打在照相底片上．若要使兩種離子的落點區(qū)域不重疊，則應滿足什么條件？（粒子進入磁場時的速度方向與豎直方向的最大夾角仍為α）【來源】浙江諸暨市牌頭中學20172018學年高二1月月考物理試題【答案】（1） （2）最大值 最小值 （3） 【解析】【詳解】（1）沿SO方向垂直進入磁場的粒子，最后打在照相底片D的粒子；粒子經過加速電場：qU=mv2洛倫茲力提供向心力：qvB=m落點到O的距離等于圓運動直徑：x=2R所以粒子的比荷為：（2）粒子在磁場中圓運動半徑 由圖象可知：粒子左偏θ角（軌跡圓心為O1）或右偏θ角（軌跡圓心為O2）落點到O的距離相等，均為L=2Rcosθ故落點到O的距離最大：Lmax=2R=x最?。篖min=2Rcosα=xcosα（3）①考慮同種粒子的落點到O的距離；當加速電壓為U+△U、偏角θ=0時，距離最大，Lmax=2Rmax= 當加速電壓為U△U、偏角θ=α時，距離最小Lmin=2Rmincosα=cosα②考慮質量不同但電荷量相同的兩種粒子由R=和m1＞m2，知：R1＞R2要使落點區(qū)域不重疊，則應滿足：L1min＞L2maxcosα＞解得：．（應有條件m1cos2α＞m2，否則粒子落點區(qū)域必然重疊）9．如圖所示，在xOy坐標平面內，虛線PQ與x軸正方向的夾角為60176。，其右側有沿y軸正方向的勻強電場；左側有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B．一質量為m，帶電量為q的帶負電的粒子自坐標原點O射入勻強磁場中，經過一段時間后恰好自虛線PQ上的M點沿x軸正方向進入勻強電場，粒子在電場中的運動軌跡與x軸的交點為N．已知O、M兩點間的距離為L；O、N兩點間的距離為（+1）L，粒子重力不計．求：（1）帶電粒子自坐標原點O射入勻強磁場的速度大??；（2）勻強電場的電場強度大小；（3）若自O點射入磁場的粒子帶正電，粒子的質量、帶電量、初速度等都不變，則在粒子離開O點后的運動中第二次與虛線PQ相交的交點坐標．【來源】2019年山東省德州市高三一模物理試卷【答案】（1）；（2）；（3）（，）．【解析】
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