高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由動(dòng)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(guān)系可得：解得：(3)由幾何關(guān)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(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)中的周期相同．一束該種粒子在時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫，假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)；粒子重力不計(jì)，不考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（2）粒子從飄入狹縫至動(dòng)能最大所需的總時(shí)間；（3）實(shí)際中粒子的質(zhì)量會(huì)隨速度的增加而增大，加速后的質(zhì)量與原來(lái)質(zhì)量的關(guān)系：，則①粒子質(zhì)量增加后估計(jì)最多還能再加速多少次（需要簡(jiǎn)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(jié)果保留一位有效數(shù)字）？【來(lái)源】【全國(guó)百?gòu)?qiáng)?！刻旖蚴袑?shí)驗(yàn)中學(xué)2019屆高三考前熱身訓(xùn)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(jié)合洛倫茲力提供向心，則有：電壓周期與粒子在磁場(chǎng)中的周期相同：可得， (2)粒子運(yùn)動(dòng)半徑為時(shí)：且解得： 粒子被加速次達(dá)到動(dòng)能，則有： 不考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，又有粒子在電場(chǎng)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(dòng)能最大所需的總時(shí)間：(3)粒子在磁場(chǎng)中的周期：，質(zhì)量增加，周期增大， 再加速次數(shù)不超過(guò)次加速后的質(zhì)量與原來(lái)質(zhì)量的關(guān)系：， 粒子最終速度為：9．如圖所示，在xOy坐標(biāo)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(qiáng)電場(chǎng)；左側(cè)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶負(fù)電的粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好自虛線PQ上的M點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與x軸的交點(diǎn)為N．已知O、M兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)；O、N兩點(diǎn)間的距離為（+1）L，粒子重力不計(jì)．求：（1）帶電粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度大??；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大??；（3）若自O(shè)點(diǎn)射入磁場(chǎng)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(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)中第二次與虛線PQ相交的交點(diǎn)坐標(biāo)．【來(lái)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)qvB=，L=2rsin60176。解得粒子自坐標(biāo)原點(diǎn)O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度大小v=（2）粒子自M到N做類平拋運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)方向：Lsin60176。=垂直電場(chǎng)方向；（）L=vt1得電場(chǎng)強(qiáng)度E=（3）若自O(shè)點(diǎn)射人磁場(chǎng)的粒子帶正電，粒子在磁場(chǎng)中逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)240176。后自R點(diǎn)垂直于電場(chǎng)方向離開磁場(chǎng)，如圖所示．離開磁場(chǎng)時(shí)x坐標(biāo)； y坐標(biāo)： 粒子進(jìn)入電場(chǎng)后自R到S做類平拋運(yùn)動(dòng)垂直電場(chǎng)方向； 沿電場(chǎng)方向： tan60176。=解得：， 第二次與虛線PQ的交點(diǎn)S的x坐標(biāo)：y坐標(biāo)： 則第二次與虛線PQ的交點(diǎn)S的坐標(biāo)為（，）10．如圖，在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz(x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(diǎn))平行于z軸以速度v0通過(guò)y軸上的點(diǎn)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(yùn)動(dòng)，求滿足條件的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值Emin及對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)在滿足(1)的條件下，當(dāng)帶電粒子通過(guò)y軸上的點(diǎn)P時(shí)，撤去勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求帶電質(zhì)點(diǎn)落在xOz平面內(nèi)的位置；(3)若帶電粒子沿z軸負(fù)方向通過(guò)y軸上的點(diǎn)P時(shí)，改變電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向，同時(shí)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，要使帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且能夠經(jīng)過(guò)x軸，求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小?！緛?lái)源】安徽省宣城市2019屆高三第二次模擬考試?yán)砜凭C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(diǎn)受到重力（大小及方向均已知）、洛倫茲力（方向已知）、電場(chǎng)力（大小及方向均未知）的作用做勻速直線運(yùn)動(dòng)；根據(jù)力三角形知識(shí)分析可知：當(dāng)電場(chǎng)力方向與磁場(chǎng)方向相同時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)后，帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力和電場(chǎng)力作用，其合力沿PM方向并與方
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