高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題訓(xùn)練答案(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）n=3......（3）【解析】本題考查帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，需畫出粒子在磁場(chǎng)中的可能軌跡再結(jié)合物理公式求解．(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)有： ， 聯(lián)立解得： (2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與y 軸負(fù)方向夾角的正切值=l 速度大小設(shè)x為每次偏轉(zhuǎn)圓弧對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，粒子能到達(dá)(一L，0 )點(diǎn)，應(yīng)滿足L=2nx，其中n=3......粒子軌跡如圖甲所示，偏轉(zhuǎn)圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為；當(dāng)滿足L=(2n+1)x時(shí)，粒子軌跡如圖乙所示．若軌跡如圖甲設(shè)圓弧的半徑為R，=R，此時(shí)滿足L=2nx聯(lián)立可得：由牛頓第二定律，洛倫茲力提供向心力，則有：得：，n=3....軌跡如圖乙設(shè)圓弧的半徑為R，此時(shí)滿足 聯(lián)立可得： 由牛頓第二定律，洛倫茲力提供向心力，則有：得：，n=3....所以為使粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后途經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)0到達(dá)坐標(biāo)(L，0)點(diǎn)，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，n=3....或，n=3....(3) 若軌跡如圖甲，粒子從進(jìn)人磁場(chǎng)到從坐標(biāo)(一L，0)點(diǎn)射出磁場(chǎng)過程中，圓心角的總和θ=2n2=2nπ，則若軌跡如圖乙，粒子從進(jìn)人磁場(chǎng)到從坐標(biāo)(一L，0)點(diǎn)射出磁場(chǎng)過程中，圓心角的總和θ=(2n+1)2π=(4n+2)π，則 粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到坐標(biāo)(L，0)點(diǎn)所用的時(shí)間為或7．如圖所示，在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，虛線PQ與x軸正方向的夾角為60176。，其右側(cè)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)；左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶負(fù)電的粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)過一段時(shí)間后恰好自虛線PQ上的M點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與x軸的交點(diǎn)為N．已知O、M兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)；O、N兩點(diǎn)間的距離為（+1）L，粒子重力不計(jì)．求：（1）帶電粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度大??；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；（3）若自O(shè)點(diǎn)射入磁場(chǎng)的粒子帶正電，粒子的質(zhì)量、帶電量、初速度等都不變，則在粒子離開O點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)中第二次與虛線PQ相交的交點(diǎn)坐標(biāo)．【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】【詳解】（1）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)qvB=，L=2rsin60176。解得粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度大小v=（2）粒子自M到N做類平拋運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向：Lsin60176。=垂直電場(chǎng)方向；（）L=vt1得電場(chǎng)強(qiáng)度E=（3）若自O(shè)點(diǎn)射人磁場(chǎng)的粒子帶正電，粒子在磁場(chǎng)中逆時(shí)針轉(zhuǎn)過240176。后自R點(diǎn)垂直于電場(chǎng)方向離開磁場(chǎng)，如圖所示．離開磁場(chǎng)時(shí)x坐標(biāo)； y坐標(biāo)： 粒子進(jìn)入電場(chǎng)后自R到S做類平拋運(yùn)動(dòng)垂直電場(chǎng)方向； 沿電場(chǎng)方向： tan60176。=解得：， 第二次與虛線PQ的交點(diǎn)S的x坐標(biāo)：y坐標(biāo)： 則第二次與虛線PQ的交點(diǎn)S的坐標(biāo)為（，）8．如圖所示，空間存在著方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直于紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球Q靜置在光滑絕緣的水平高臺(tái)邊緣，另一質(zhì)量為m、不帶電的絕緣小球P以水平初速度v0向Q運(yùn)動(dòng)，兩小球P、Q可視為質(zhì)點(diǎn)，正碰過程中沒有機(jī)械能損失且電荷量不發(fā)生轉(zhuǎn)移．已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，水平臺(tái)面距地面高度，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．（1）求P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后小球Q的速度大??；（2）P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后，經(jīng)過多少時(shí)間小球P落地？落地點(diǎn)與平臺(tái)邊緣間的水平距離多大？（3）若撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)，并將小球Q重新放在平臺(tái)邊緣、小球P仍以水平初速度向Q運(yùn)動(dòng)，小球Q的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示（平臺(tái)足夠高，小球Q不與地面相撞）．求小球Q在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度和第一次下降的最大距離H．【來源】2019年湖北省黃岡中學(xué)高考三模物理試題【答案】（1）（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球P、Q首次發(fā)生彈性碰撞時(shí)，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，得：聯(lián)立解得（2）對(duì)于小球Q，由于，故Q球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，則經(jīng)過一個(gè)周期的時(shí)間小球P、Q再次發(fā)生彈性碰撞，由（1）可知碰后小球P離開平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有，代入數(shù)據(jù)，得：故P與Q首次發(fā)生碰撞后到落地，經(jīng)過的時(shí)間落地點(diǎn)與平臺(tái)邊緣的水平距離（3）PQ相碰后，Q球速度vQ=v0，碰撞后Q球開始運(yùn)動(dòng)至Q球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)Q球有最大速度，故從碰撞后Q球開始運(yùn)動(dòng)至Q球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)過程，對(duì)Q球由動(dòng)量定理得：即又由動(dòng)能定理可得，解得：9．平面直角坐標(biāo)系的第一象限和第四象限內(nèi)均存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B（B的大小未知），第二象限和第三象限內(nèi)存在沿﹣y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，x軸上有一點(diǎn)P，其坐標(biāo)為（L，0）?，F(xiàn)使一個(gè)電量大小為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子從坐標(biāo)（﹣2a，a）處以沿+x方向的初速度v0出發(fā)，該粒子恰好能經(jīng)原點(diǎn)進(jìn)入y軸右側(cè)并在隨后經(jīng)過了點(diǎn)P，不計(jì)粒子的重力。（1）求粒子經(jīng)過原點(diǎn)時(shí)的速度；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的所有可能取值（3）求粒子從出發(fā)直至到達(dá)P點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間的所有可能取值?！緛碓础?019年東北三省四市高考二模物理試題【答案】（1）粒子經(jīng)過原點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0，方向：與x軸正方向夾4
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