高考物理帶電粒子在無邊界勻強(qiáng)磁場中運動答題技巧及練習(xí)題(含答案)(編輯修改稿)
2025-04-02 21:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 上，以角射出恰好不能到達(dá)N板.則有：電壓為：最大值為： 最小值為：當(dāng)，右側(cè)所有電子均到達(dá)M板，飽和電流為：當(dāng)右側(cè)角度小于電子均不能到達(dá)板，此時到達(dá)極板的電子數(shù)為．靈敏電流計G的電流i和電動勢U的關(guān)系曲線為：8．如圖，光滑水平桌面上有一個矩形區(qū)域abcd，bc長度為2L，e、f分別為ad、bc的中點．efcd區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；質(zhì)量為m、電荷量為+q的絕緣小球A靜止在磁場中f點．a(chǎn)bfe區(qū)域存在沿bf方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為；質(zhì)量為km的不帶電絕緣小球P，以大小為的初速度沿bf方向運動．P與A發(fā)生彈性碰撞，A的電量保持不變，P、A均可視為質(zhì)點．（1）若A從ed邊離開磁場，求k的最大值；（2）若A從ed邊中點離開磁場，求k的可能值和A在磁場中運動的最長時間．【答案】（1）1（2）或 ；A球在磁場中運動的最長時間【解析】【詳解】（1）令P初速度，設(shè)P、A碰后的速度分別為vP和vA， 由動量守恒定律： 由機(jī)械能守恒定律： 可得：，可知k值越大，vA越大；設(shè)A在磁場中運動軌跡半徑為R， 由牛頓第二定律： 可得：，可知vA越大，R越大；即，k值越大，R越大；如圖1，當(dāng)A的軌跡與cd相切時，R為最大值，可得：，求得k的最大值為 （2）令z點為ed邊的中點，分類討論如下：（I）A球在磁場中偏轉(zhuǎn)一次從z點就離開磁場，如圖2有 解得： 可得： （II）由圖可知A球能從z點離開磁場要滿足，則A球在磁場中還可能經(jīng)歷一次半圓運動后回到電場，再被電場加速后又進(jìn)入磁場，最終從z點離開．令電場強(qiáng)度；如圖3和如圖4，由幾何關(guān)系有： 解得：或 可得：或 當(dāng)時，由于 當(dāng)時，由于 此類情形取符合題意要求，即綜合（I）、（II）可得A球能從z點離開的k的可能值為： 或A球在磁場中運動周期為 當(dāng)k=時，如圖4，A球在磁場中運動的最長時間9．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系x軸的上方（，）區(qū)域范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在空間（，）處有一粒子源P，能向平面內(nèi)各個方向發(fā)射質(zhì)量為m、帶電量為q，速度為的帶電粒子。（已知，答案涉及位置或長度的均用a表示），求：(1)x軸上能接收到粒子的區(qū)域長度L1；(2)x上能被不同角度射出的兩個粒子打中的區(qū)域長度L2；(3)若在x軸的正半軸上鋪設(shè)擋板，且粒子源P打出的部分粒子恰好垂直打在擋板上并反彈，每次反彈后速度方向相反，則求這些粒子出磁場時的縱坐標(biāo)y及粒子在磁場中運動的時間。【答案】(1) (2) (3) 【解析】【詳解】(1)根據(jù)題意，粒子在磁場中運動的半徑，粒子打在MN上的范圍如圖1所示最右側(cè)： 最左側(cè)：F與MN相切，由幾何關(guān)系知解得 (2)如圖1所示，有不同角度射出的兩個粒子打中的長度為OD, 得(3)粒子垂直打在擋板上，由幾何關(guān)系可知，粒子打在G點后反彈， 再反彈，之后從磁場右邊界出去，由幾何關(guān)系可知， 所有粒子周期相同粒子走過的圓心角為所以10．如圖1所示為平面坐標(biāo)系，在第一象限內(nèi)的虛曲線和軸之間存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為；在第二象限內(nèi)的虛直線（）和軸之間存在著如圖2所示的交變磁場（以垂直紙面向外為磁場的正方向）．在（，）點的放射源發(fā)出質(zhì)量為、帶電量為的粒子，粒子速度大小為，速度方向與軸負(fù)方向的夾角為（），所有粒子都能垂直穿過軸后進(jìn)入第二象限．不計粒子重力和粒子間相互作用．(1)求夾角的粒子經(jīng)過軸時的坐標(biāo)；(2)求第一象限內(nèi)虛曲線的曲線方程；(3)假設(shè)交變磁場在時刻，某粒子剛好經(jīng)過軸上的（，）點，則①要求該粒子不回到第一象限，交變磁場的變化周期T應(yīng)滿足什么條件？②要求該粒子在（，）點垂直虛直線水平射出磁場，求粒子在交變磁場中運動時間與磁場變化周期的比值的最小值？并求出在這種情況下粒子在交變磁場中的運動時間．【答案】(1)；(2)；(3)①；②【解析】【詳解】（1）粒子在磁場中做勻速圓周運動，軌跡半徑為，則：解得：，如圖1所示，當(dāng)入射角為時，根據(jù)幾何關(guān)系可得：y軸坐標(biāo)（2）如圖2所示，入射角為任意角，進(jìn)入
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1