高考物理帶電粒子在磁場中的運動的技巧及練習題及練習題(含答案)及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 )坐標d的值；(3)要使粒子無法運動到x軸的負半軸，則磁感應強度應滿足的條件；(4)在(2)問的基礎上，粒子從開始進入圓形磁場至第二次到達直線y=x上的最長時間（，結果保留兩位有效數(shù)字）.【答案】(1)r=1m (2) (3)或 (4)【解析】【詳解】解：(1) 由帶電粒子在勻強磁場中運動可得： 解得粒子運動的半徑：(2) 粒子進入勻強電場以后，做類平拋運動，設粒子運動的水平位移為，豎直位移為水平方向：豎直方向：聯(lián)立解得：，由圖示幾何關系得：解得： (3)若所加磁場的磁感應強度為，粒子恰好垂直打在軸上，粒子在磁場運動半徑為由如圖所示幾何關系得：由帶電粒子在勻強磁場中運動可得：解得：若所加磁場的磁感應強度為，粒子運動軌跡與軸相切，粒子在磁場中運動半徑為由如圖所示幾何關系得：由帶電粒子在勻強磁場中運動可得：解得綜上，磁感應強度應滿足的條件為或(4)設粒子在磁場中運動的時間為，在電場中運動的時間為，在磁場中運動的時間為，則有： 解得：7．如圖所示，真空中有一個半徑r=，磁場的磁感應強度大小B=2103T，方向垂直于紙面向外，x軸與圓形磁場相切于坐標系原點O，在x==，電場強E=103N/C，在x=，一粒子源在O點沿紙平面向各個方向發(fā)射速率相同、比荷C/kg的帶正電的粒子，若沿y軸正方向射入磁場的粒子恰能從磁場最右側的A點沿x軸正方向垂直進入電場，不計粒子的重力及粒子間的相互作用和其他阻力．求：(1)粒子源發(fā)射的粒子進入磁場時的速度大?。?2)沿y軸正方向射入磁場的粒子從射出到打到熒光屏上的時間(計算結果保留兩位有效數(shù)字)；(3)從O點處射出的粒子打在熒光屏上的縱坐標區(qū)域范圍．【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】（1）粒子在磁場中做勻速圓周運動，由幾何關系確定半徑，根據(jù)求解速度；（2）粒子在磁場中運動T/4，根據(jù)周期求解在磁場中的運動時間；在電場中做類平拋運動，根據(jù)平拋運動的規(guī)律求解在電場值的時間；（3）根據(jù)牛頓第二定律結合運動公式求解在電場中的側移量，從而求解從O點處射出的粒子打在熒光屏上的縱坐標區(qū)域范圍．【詳解】（1）由題意可知，粒子在磁場中的軌道半徑為R=r=，由 進入電場時 帶入數(shù)據(jù)解得v=106m/s（2）粒子在磁場中運動的時間 粒子從A點進入電場做類平拋運動，水平方向的速度為v，所以在電場中運動的時間 總時間 （3）沿x軸正方向射入電場的粒子，在電場中的加速度大小 在電場中側移： ；經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從坐標為（0,1）；其他粒子也是沿x軸正方向平行的方向進入電場，進入電場后的軌跡都平行，故帶電粒子打在熒光屏上 ≤y≤.8．如圖所示，在矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在ad邊中點O的粒子源，在t=0時刻垂直于磁場發(fā)射出大量的同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與Od的夾角分布在0～180176。范圍內(nèi)。已知沿Od方向發(fā)射的粒子在t=t0時刻剛好從磁場邊界cd上的p點離開磁場，ab=1．5L，bc=，粒子在磁場中做圓周運動的半徑R=L，不計粒子的重力和粒子間的相互作用，求：（1）粒子在磁場中的運動周期T ；（2）粒子的比荷q／m；（3）粒子在磁場中運動的最長時間?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）?！窘馕觥吭囶}解析：（1）（4分）初速度沿Od方向發(fā)射的粒子在磁場中運動的軌跡如圖1，其圓心為θ，由幾何關系有： 所以：θ＝60176。 解得：（2）（4分）粒子做圓周運動的向心力由洛侖茲力提供，根據(jù)牛頓第二定律得： 所以： 解得（3）（4分）如圖2所示，在磁場中運動時間最長的粒子的軌跡的弦Ob=，圓軌跡的直徑為2L所以：Ob弦對應的圓心角為120176。粒子在磁場中運動的最長時間考點：帶電粒子在磁場中的運動，牛頓第二定律。9．如圖所示，在平面直角坐標系xOy內(nèi)，第一、四象限有與y軸相切于O點、圓心為O半徑一定的有界圓形區(qū)域，其內(nèi)存在垂直于紙面勻強磁場，第二、三象限有平行y軸的勻強電場．一帶電粒子(重力不計)自P(－d，)點以平行于x軸的初速度v0開始運動，粒子從O點離開電場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從y軸上的Q點(圖中未畫出)垂直于y軸回到電場區(qū)域，并恰能返回到P點．求：(1)粒子經(jīng)過O點時的速度；(2)電場強度E和磁感應強度B的比值．【答案】（1）2v0（2）【解析】【詳解】試題分析：（1）粒子從P到O的過程中做類平拋運動，設時間為t1，經(jīng)過O點時的速度為v，其在y軸負方向的分速度為vy，與y軸負方向的夾角為θd=v0t1v2=v02+v
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