物理帶電粒子在磁場中的運動練習全集及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 04:47 本頁面
【文章內容簡介】 與y軸的夾角θ=450，在OL上側有平行于OL向下的勻強電場，在OL下側有垂直紙面向外的勻強磁場，一質量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子以速率v0從y軸上的M（OM=d）點垂直于y軸射入勻強電場，該粒子恰好能夠垂直于OL進入勻強磁場，不計粒子重力。（1）求此電場的場強大小E；（2）若粒子能在OL與x軸所圍區(qū)間內返回到虛線OL上，求粒子從M點出發(fā)到第二次經過OL所需要的最長時間。【答案】（1） ； （2） ．【解析】試題分析：根據粒子只受電場力作用，沿電場線方向和垂直電場線方向建立坐標系，利用類平拋運動；根據橫向位移及縱向速度建立方程組，即可求解；由（1）求出在電場中運動的時間及離開電場時的位置；再根據粒子在磁場中做圓周運動，由圓周運動規(guī)律及幾何關系得到最大半徑，進而得到最長時間；（1）粒子在電場中運動，不計粒子重力，只受電場力作用，；沿垂直電場線方向X和電場線方向Y建立坐標系，則在X方向位移關系有：，所以；該粒子恰好能夠垂直于OL進入勻強磁場，所以在Y方向上，速度關系有，所以，則有．（2）根據（1）可知粒子在電場中運動的時間；粒子在磁場中只受洛倫茲力的作用，在洛倫茲力作用下做圓周運動，設圓周運動的周期為T粒子能在OL與x軸所圍區(qū)間內返回到虛線OL上，則粒子從M點出發(fā)到第二次經過OL在磁場中運動了半個圓周，所以，在磁場中運動時間為；粒子在磁場運動，洛倫茲力作為向心力，所以有，；根據（1）可知，粒子恰好能夠垂直于OL進入勻強磁場，速度v就是初速度v0在X方向上的分量，即；粒子在電場中運動，在Y方向上的位移，所以，粒子進入磁場的位置在OL上距離O點；根據幾何關系，可得，即；所以；所以，粒子從M點出發(fā)到第二次經過OL所需要的最長時間．8．如圖，PQ分界線的右側空間有一垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場。一質量為m、電荷量為q的粒子以速度v0沿AC方向由A點射入。粒子經D點時速度的偏向角(偏離原方向的夾角)θ=60176。(不計重力) (1)試求AD間的距離；(2)若去除磁場，改為紙平面內垂直于AC方向的勻強電場，要想由A射入的粒子仍然能經過D點，試求該電場的強度的大小及方向；粒子此時經D點時速度的偏向角比60176。角大還是小?為什么?【答案】（1）（2）【解析】【詳解】（1）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，速度偏角為，則粒子轉過的圓心角為，即AD=R由得AD= （2）經D點，而，解得，方向垂直AC向上速度偏向角， 解得 而即 ，則9．如圖，空間某個半徑為R的區(qū)域內存在磁感應強度為B的勻強磁場，與它相鄰的是一對間距為d，足夠大的平行金屬板，板間電壓為U。一群質量為m，帶電量為q的帶正電的粒子從磁場的左側以與極板平行的相同速度射入磁場。不計重力，則（1）離極板AB距離為的粒子能從極板上的小孔P射入電場，求粒子的速度？（2）極板CD上多長的區(qū)域上可能會有帶電粒子擊中？（3）如果改變極板的極性而不改變板間電壓，發(fā)現有粒子會再次進入磁場，并離開磁場區(qū)域。計算這種粒子在磁場和電場中運動的總時間?！敬鸢浮浚?）入射粒子的速度；（2）帶電粒子擊中的長度為；（3）總時間【解析】【詳解】（1）洛倫茲力提供向心力，解得 根據作圖可解得，能從極板上的小孔P射入電場，所以，入射粒子的速度（2）所有進入磁場的粒子都能從P點射入電場，從最上邊和最下邊進入磁場的粒子將平行極板進入電場，這些粒子在垂直于電場方向做勻加速直線運動， 解得沿極板運動的距離 有帶電粒子擊中的長度為 （3）能再次進入磁場的粒子應垂直于極板進入電場，在電場中運動的時間在磁場中運動的時間為，所以 總時間10．如圖所示的xOy坐標系中，Y軸右側空間存在范圍足夠大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于xOy平面向外．QQ2兩點的坐標分別為(0，L)、(0，－L)，坐標為(－L，0)處的C點固定一平行于y軸放置的絕緣彈性擋板，C為擋板中點．帶電粒子與彈性絕緣擋板碰撞前后，沿y軸方向分速度不變，沿x軸方向分速度反向，大小不變．現有質量為m，電量為+q的粒子，在P點沿PQ1方向進入磁場，α=30176。，不計粒子重力．(1)若粒子從點Q1直接通過點Q2，求：粒子初速度大?。?2)若粒子從點Q1直接通過坐標原點O，求粒子第一次經過x軸的交點坐標．(3)若粒子與擋板碰撞兩次并能回到P點，求粒子初速度大小及擋板的最小長度．【答案】（1）（2）（）（3）【解析】（3）粒子初速度大小為，擋板的最小長度為試題分析：（1）由題意畫出粒子運動軌跡如圖甲所示，粒子在磁場中做圓周運動的半徑大小為R1，由幾何關系得R1cos30176。=L…（1）粒子磁場中做勻速
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1