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正文內(nèi)容

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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