高考物理帶電粒子在復合場中的運動試題類型及其解題技巧含解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 由動能定理可得：解得：(2)粒子在I區(qū)中，由牛頓第二定律可得：其中， 粒子在II區(qū)中，由牛頓第二定律可得：其中， ，由幾何關系可得：解得：(3)由幾何關系可知：解得：由牛頓第二定律可得：解得：解得：，則粒子速度方向與電場垂直解得：8．回旋加速器的工作原理如圖甲所示，置于真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間有狹縫（間距），勻強磁場與盒面垂直，被加速粒子的質(zhì)量為，電荷量為，加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示，電壓值的大小為，周期為T，與粒子在磁場中的周期相同．一束該種粒子在時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，假設能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動；粒子重力不計，不考慮粒子在狹縫中的運動時間，：（1）勻強磁場的磁感應強度B；（2）粒子從飄入狹縫至動能最大所需的總時間；（3）實際中粒子的質(zhì)量會隨速度的增加而增大，加速后的質(zhì)量與原來質(zhì)量的關系：，則①粒子質(zhì)量增加后估計最多還能再加速多少次（需要簡述理由）？②若粒子質(zhì)量最終增加，那么粒子最終速度為光速的多少倍（結果保留一位有效數(shù)字）？【來源】【全國百強校】天津市實驗中學2019屆高三考前熱身訓練物理試題【答案】（1）（2）（3）100次；【解析】【詳解】解：(1) 依據(jù)牛頓第二定律，結合洛倫茲力提供向心，則有：電壓周期與粒子在磁場中的周期相同：可得， (2)粒子運動半徑為時：且解得： 粒子被加速次達到動能，則有： 不考慮粒子在狹縫中的運動時間，又有粒子在電場中的加速次數(shù)與回旋半周的相同，得粒子從飄入狹縫至動能最大所需的總時間：(3)粒子在磁場中的周期：，質(zhì)量增加，周期增大， 再加速次數(shù)不超過次加速后的質(zhì)量與原來質(zhì)量的關系：， 粒子最終速度為：9．如圖所示，在xOy坐標平面內(nèi)，虛線PQ與x軸正方向的夾角為60176。，其右側(cè)有沿y軸正方向的勻強電場；左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B．一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶負電的粒子自坐標原點O射入勻強磁場中，經(jīng)過一段時間后恰好自虛線PQ上的M點沿x軸正方向進入勻強電場，粒子在電場中的運動軌跡與x軸的交點為N．已知O、M兩點間的距離為L；O、N兩點間的距離為（+1）L，粒子重力不計．求：（1）帶電粒子自坐標原點O射入勻強磁場的速度大小；（2）勻強電場的電場強度大小；（3）若自O點射入磁場的粒子帶正電，粒子的質(zhì)量、帶電量、初速度等都不變，則在粒子離開O點后的運動中第二次與虛線PQ相交的交點坐標．【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）粒子在磁場中運動時qvB=，L=2rsin60176。解得粒子自坐標原點O射入勻強磁場的速度大小v=（2）粒子自M到N做類平拋運動沿電場方向：Lsin60176。=垂直電場方向；（）L=vt1得電場強度E=（3）若自O點射人磁場的粒子帶正電，粒子在磁場中逆時針轉(zhuǎn)過240176。后自R點垂直于電場方向離開磁場，如圖所示．離開磁場時x坐標； y坐標： 粒子進入電場后自R到S做類平拋運動垂直電場方向； 沿電場方向： tan60176。=解得：， 第二次與虛線PQ的交點S的x坐標：y坐標： 則第二次與虛線PQ的交點S的坐標為（，）10．如圖，在同時存在勻強電場和勻強磁場的空間中取正交坐標系Oxyz(x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上)。勻強磁場方向與xOy平面平行，且與x軸正方向的夾角為45176。，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(可看作質(zhì)點)平行于z軸以速度v0通過y軸上的點P(0，h，0)，重力加速度為g。(1)若帶電粒子沿z軸正方向做勻速直線運動，求滿足條件的電場強度的最小值Emin及對應的磁感應強度B；(2)在滿足(1)的條件下，當帶電粒子通過y軸上的點P時，撤去勻強磁場，求帶電質(zhì)點落在xOz平面內(nèi)的位置；(3)若帶電粒子沿z軸負方向通過y軸上的點P時，改變電場強度大小和方向，同時改變磁感應強度的大小，要使帶電質(zhì)點做勻速圓周運動且能夠經(jīng)過x軸，求電場強度E和磁感應強度B的大小。【來源】安徽省宣城市2019屆高三第二次模擬考試理科綜合物理試題【答案】（1）Emin＝ （2）N（h，0，2v0）（3）【解析】【詳解】解：(1)如圖所示，帶電質(zhì)點受到重力（大小及方向均已知）、洛倫茲力（方向已知）、電場力（大小及方向均未知）的作用做勻速直線運動；根據(jù)力三角形知識分析可知：當電場力方向與磁場方向相同時，場強有最小值根據(jù)物體的平衡規(guī)律有：解得：，(2)如圖所示，撤去磁場后，帶電質(zhì)點受到重力和電場力作用，其合力沿PM方向并與方
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