高考物理帶電粒子在磁場中的運動解析版匯編及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 孔時的速度為v，根據(jù)動能定理，有：qE1x1=mv2⑥聯(lián)立③④⑤⑥解得： 若環(huán)繞大圓運動，則R2=（）2+（2d）2解得：R=⑦聯(lián)立③⑤⑥⑦解得： 故場強E1的取值范圍為 ，環(huán)打在桌面上的范圍為．7．如圖所示，直線y=x與y軸之間有垂直于xOy平面向外的勻強磁場，直線x=d與y=x間有沿y軸負方向的勻強電場，電場強度，另有一半徑R=，磁感應(yīng)強度，方向垂直坐標平面向外，該圓與直線x=d和x軸均相切，且與x軸相切于S點．一帶負電的粒子從S點沿y軸的正方形以速度進入圓形磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時間進入磁場區(qū)域，且第一次進入磁場時的速度方向與直線y=x垂直．粒子速度大小，粒子的比荷為，粒子重力不計．求：(1)粒子在勻強磁場中運動的半徑r；(2)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(yīng)強度應(yīng)滿足的條件；(4)在(2)問的基礎(chǔ)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(jié)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(shè)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(guān)系得：解得： (3)若所加磁場的磁感應(yīng)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(guān)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(yīng)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(guān)系得：由帶電粒子在勻強磁場中運動可得：解得綜上，磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足的條件為或(4)設(shè)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：8．如圖所示，虛線OL與y軸的夾角θ=450，在OL上側(cè)有平行于OL向下的勻強電場，在OL下側(cè)有垂直紙面向外的勻強磁場，一質(zhì)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(nèi)返回到虛線OL上，求粒子從M點出發(fā)到第二次經(jīng)過OL所需要的最長時間?！敬鸢浮浚?） ； （2） ．【解析】試題分析：根據(jù)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(jù)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(jù)粒子在磁場中做圓周運動，由圓周運動規(guī)律及幾何關(guān)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(guān)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(guān)系有，所以，則有．（2）根據(jù)（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(shè)圓周運動的周期為T粒子能在OL與x軸所圍區(qū)間內(nèi)返回到虛線OL上，則粒子從M點出發(fā)到第二次經(jīng)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(jù)（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(jù)幾何關(guān)系，可得，即；所以；所以，粒子從M點出發(fā)到第二次經(jīng)過OL所需要的最長時間．9．如圖，PQ分界線的右側(cè)空間有一垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。一質(zhì)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(jīng)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(nèi)垂直于AC方向的勻強電場，要想由A射入的粒子仍然能經(jīng)過D點，試求該電場的強度的大小及方向；粒子此時經(jīng)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(zhuǎn)過的圓心角為，即AD=R由得AD= （2）經(jīng)D點，而，解得，方向垂直AC向上速度偏向角， 解得 而即 ，則10．如圖所示，在豎直平面(紙面)內(nèi)有一直角坐標系xOy，水平軸x下方有垂直紙面向里
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