高中物理帶電粒子在磁場中的運動的技巧及練習(xí)題及練習(xí)題(含答案)含解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ⑿設(shè)粒子在磁場中運動的時間為 ⒀聯(lián)立⑩⑿⒀式得 ⒁設(shè)粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期為T，由式結(jié)合運動學(xué)公式得 ⒂由題意得 ⒃聯(lián)立⒁⒂⒃式得 ⒄7．如圖所示，兩塊平行金屬極板MN水平放置，板長L = 1 m．間距d =m，兩金屬板間電壓UMN= 1104V；在平行金屬板右側(cè)依次存在ABC和FGH兩個全等的正三角形區(qū)域，正三角形ABC內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1，三角形的上頂點A與上金屬板M平齊，BC邊與金屬板平行，AB邊的中點P恰好在下金屬板N的右端點；正三角形FGH內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場B2，已知A、F、G處于同一直線上．B、C、H也處于同一直線上．AF兩點距離為m．現(xiàn)從平行金屬極板MN左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電粒子，粒子質(zhì)量m = 31010kg，帶電量q = +1104C，初速度v0= 1105m/s．(1)求帶電粒子從電場中射出時的速度v的大小和方向(2)若帶電粒子進(jìn)入中間三角形區(qū)域后垂直打在AC邊上，求該區(qū)域的磁感應(yīng)強度B1(3)若要使帶電粒子由FH邊界進(jìn)入FGH區(qū)域并能再次回到FH界面，求B2應(yīng)滿足的條件．【答案】（1）；垂直于AB方向出射．（2）（3）【解析】試題分析：（1）設(shè)帶電粒子在電場中做類平拋運動的時間為t，加速度為a，則：解得：豎直方向的速度為：vy＝at＝105m/s射出時速度為：速度v與水平方向夾角為θ，故θ=30176。，即垂直于AB方向出射．（2）帶電粒子出電場時豎直方向的偏轉(zhuǎn)的位移，即粒子由P1點垂直AB射入磁場，由幾何關(guān)系知在磁場ABC區(qū)域內(nèi)做圓周運動的半徑為由知：（3）分析知當(dāng)軌跡與邊界GH相切時，對應(yīng)磁感應(yīng)強度B2最大，運動軌跡如圖所示：由幾何關(guān)系得：故半徑又故所以B2應(yīng)滿足的條件為大于．考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動.8．如圖，第一象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強電場，電場強度大小為E，第二、三、四象限存在方向垂直xOy平面向外的勻強磁場，其中第二象限的磁感應(yīng)強度大小為B，第三、四象限磁感應(yīng)強度大小相等，一帶正電的粒子，從P（d，0）點沿與x軸正方向成α=60176。角平行xOy平面入射，經(jīng)第二象限后恰好由y軸上的Q點（圖中未畫出）垂直y軸進(jìn)入第一象限，之后經(jīng)第四、三象限重新回到P點，回到P點時速度方向與入射方時相同，不計粒子重力，求：（1）粒子從P點入射時的速度v0；（2）第三、四象限磁感應(yīng)強度的大小B/；【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）粒子從P點射入磁場中做勻速圓周運動，畫出軌跡如圖，設(shè)粒子在第二象限圓周運動的半徑為r，由幾何知識得： 根據(jù)得粒子在第一象限中做類平拋運動，則有； 聯(lián)立解得（2）設(shè)粒子在第一象限類平拋運動的水平位移和豎直位移分別為x和y，根據(jù)粒子在第三、四象限圓周運動的對稱性可知粒子剛進(jìn)入第四象限時速度與x軸正方向的夾角等于α．則有：x=v0t， 得由幾何知識可得 y=rrcosα= 則得所以粒子在第三、四象限圓周運動的半徑為粒子進(jìn)入第三、四象限運動的速度根據(jù)得：B′=2．4B考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動9．如圖所示，質(zhì)量m=15g、長度L=2m的木板D靜置于水平地面上，木板D與地面間的動摩擦因數(shù)μ=，地面右端的固定擋板C與木板D等高。在擋板C右側(cè)豎直虛線PQ、MN之間的區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強電場，在兩個半徑分別為R1=1m和R2=3m的半圓圍成的環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，兩半園的圓心O到固定擋板C頂點的距離OC=2m，現(xiàn)有一質(zhì)量m=15g、帶電荷量q=+610－3C的物塊A(可視為質(zhì)點)以v0=4m/s的初速度滑上木板D，二者之間的動摩擦因數(shù)μ2=，當(dāng)物塊A運動到木板D右端時二者剛好共遠(yuǎn)，且木板D剛好與擋板C碰撞，物塊A從擋扳C上方飛入PQNM區(qū)域，并能夠在磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動，重力加速度g取10m/s2。(1)當(dāng)物塊A剛滑上木板D時，求物塊A和木板D的加速度大小.(2)求電場強度的大小.(3)為保證小物塊A只能從環(huán)帶狀區(qū)域的上、下兩個開口端飛出，求磁感應(yīng)強度大小的取值范圍。【答案】(1)3m/s2，1m/s2；(2)25V/m；(3)【解析】【詳解】（1）當(dāng)物體剛滑上木板D時，對物體A受力分析有： 解得： a2=3 m/s2對木板D受力分析有： 解得： a1=1m/s2（2）物塊A進(jìn)
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