高考物理帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及其解題技巧及練習(xí)題(含答案)及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在熒光屏上，所以電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑應(yīng)為：設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度為v1，垂直偏轉(zhuǎn)極板的速度為vy，則電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏向角為，式中又：解得：②由于各個(gè)時(shí)刻從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出的電子的速度大小相等，方向相同，因此電子進(jìn)入磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也相同，都能垂直打在熒光屏上．由第（1）問(wèn)知電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的位置到OO′的最大距離和最小距離的差值為△y1，所以垂直打在熒光屏上的電子束的寬度為：7．如圖所示，在第一象限內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與x軸成45176。角斜向左下，在第四象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域是由一個(gè)半徑為R的半圓和一個(gè)長(zhǎng)為2R、寬為的矩形組成，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力忽略不計(jì))以速度v從Q(0，3R)點(diǎn)垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，恰在P(R，0)點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域．(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度大小及粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向；(2)為使粒子從AC邊界射出磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么條件；(3)為使粒子射出磁場(chǎng)區(qū)域后不會(huì)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)不大于多少?【答案】(1) ；，速度方向沿y軸負(fù)方向(2)(3)【解析】【分析】【詳解】（1）在電場(chǎng)中，粒子沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)力方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a設(shè)粒子出電場(chǎng)時(shí)沿初速度和沿電場(chǎng)力方向分運(yùn)動(dòng)的速度大小分別為、合速度、聯(lián)立可得進(jìn)入磁場(chǎng)的速度，速度方向沿y軸負(fù)方向（2）由左手定則判定，粒子向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子從A點(diǎn)射出時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑由得當(dāng)粒子從C點(diǎn)射出時(shí)，由勾股定理得解得由得根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑隨磁場(chǎng)減弱而增大，可以判斷，當(dāng)時(shí)，粒子從AC邊界射出（3）為使粒子不再回到電場(chǎng)區(qū)域，需粒子在CD區(qū)域穿出磁場(chǎng)，設(shè)出磁場(chǎng)時(shí)速度方向平行于x軸，其半徑為，由幾何關(guān)系得解得由得磁感應(yīng)強(qiáng)度小于，運(yùn)轉(zhuǎn)半徑更大，出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏向x軸下方，便不會(huì)回到電場(chǎng)中8．如圖所示，在豎直平面(紙面)內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，水平軸x下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第三象限有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第四象限存在另一勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)；光滑絕緣的固定不帶電細(xì)桿PQ交x軸于M點(diǎn)，細(xì)桿PQ與x軸的夾角θ=30176。，桿的末端在y軸Q點(diǎn)處，PM兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)．一套在桿上的質(zhì)量為2m、電荷量為q的帶正電小環(huán)b恰好靜止在M點(diǎn)，另一質(zhì)量為m、不帶電絕緣小環(huán)a套在桿上并由P點(diǎn)靜止釋放，與b瞬間碰撞后反彈，反彈后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)被鎖定，鎖定點(diǎn)與M點(diǎn)的距離為，b沿桿下滑過(guò)程中始終與桿之間無(wú)作用力，b進(jìn)入第四象限后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而后通過(guò)x軸上的N點(diǎn)，且OM=ON．已知重力加速度大小為g，求：(1)碰后b的速度大小υ以及a、b碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能△E；(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；(3)b離開(kāi)桿后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)通過(guò)x軸．【答案】（1） ； （2） （3）??；豎直向上經(jīng)過(guò)x軸： （n=3……）ⅱ；豎直向下經(jīng)過(guò)x軸： （n=3……）【解析】【分析】（1）根據(jù)能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律求解碰后b的速度大小υ以及a、b碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能△E；（2）b從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中與桿無(wú)作用力，列出平衡方程，結(jié)合其他關(guān)系求解B；（3）畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)合幾何關(guān)系以及圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求解b離開(kāi)桿后通過(guò)x軸可能的時(shí)間．【詳解】（1）設(shè)a和b相碰前的速度大小為v1，碰后的速度為v2，由機(jī)械能守恒定律： 由動(dòng)量守恒定律： 解得 機(jī)械能損失： 解得 （2）設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，由于b從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中與桿無(wú)作用力，可得qvBcosθ=2mg，解得 （3）b在第四象限做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖，由幾何關(guān)系可知軌跡的圓心O′在x軸上，b經(jīng)過(guò)N點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸垂直，圓心角α=1200，又勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為 b從Q點(diǎn)第一次通過(guò)N點(diǎn)的時(shí)間為 可得 b第一次通過(guò)N點(diǎn)后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t2時(shí)間第二次通過(guò)N點(diǎn)，有： b第二次通過(guò)N點(diǎn)后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t3時(shí)間第三次通過(guò)N點(diǎn)，有：故b離開(kāi)桿后會(huì)通過(guò)x軸的可能時(shí)間是：（?。┴Q直向上通過(guò)x軸： （n=……）（ⅱ）豎直向下通過(guò)x軸： （n=……）【點(diǎn)睛】此題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，粒子的運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，關(guān)鍵是是先搞清粒子運(yùn)動(dòng)的物理過(guò)程，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡圖，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，能量守恒以及動(dòng)量守恒的關(guān)系求解.9．如圖所示，在xOy平面的第一象限有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面向外；在第四象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向平行于y軸向下．一電子以速度v0從y軸上的P點(diǎn)垂直于
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1