高考物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動技巧小結(jié)及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-02 21:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 運(yùn)動，x軸方向做勻速直線運(yùn)動，y軸方向做勻加速直線運(yùn)動，由以上各式可得：電子運(yùn)動至M點時：即：設(shè)vM的方向與x軸的夾角為θ，解得：θ＝45176。（2）如圖甲所示，電子從M點到A點，做勻速圓周運(yùn)動，因O2M＝O2A，O1M＝O1A，且O2A∥MO1，所以四邊形MO1AO2為菱形，即R＝L由洛倫茲力提供向心力可得：即。（3）電子在磁場中運(yùn)動最簡單的情景如圖乙所示，在磁場變化的半個周期內(nèi)，粒子的偏轉(zhuǎn)角為90176。，根據(jù)幾何知識，在磁場變化的半個周期內(nèi)，電子在x軸方向上的位移恰好等于軌道半徑，即因電子在磁場中的運(yùn)動具有周期性，如圖丙所示，電子到達(dá)N點且速度符合要求的空間條件為：（n＝1，2，3，…）電子在磁場中做圓周運(yùn)動的軌道半徑解得：（n＝1，2，3，…）電子在磁場變化的半個周期內(nèi)恰好轉(zhuǎn)過圓周，同時在MN間的運(yùn)動時間是磁場變化周期的整數(shù)倍時，可使粒子到達(dá)N點且速度滿足題設(shè)要求，應(yīng)滿足的時間條件是又則T的表達(dá)式為（n＝1，2，3，…）。7．在如圖甲所示的直角坐標(biāo)系中，兩平行極板MN垂直于y軸，N板在x軸上且其左端與坐標(biāo)原點O重合，極板長度l=，板間距離d=，兩板間加上如圖乙所示的周期性變化電壓，兩板間電場可看作勻強(qiáng)電場．在y軸上(0，d/2)處有一粒子源，垂直于y軸連續(xù)不斷向x軸正方向發(fā)射相同的帶正電的粒子，粒子比荷為=5107C／kg，速度為v0=8105m/s．t=，求:(1)電壓U0的大小；(2)若沿x軸水平放置一熒光屏，要使粒子全部打在熒光屏上，求熒光屏的最小長度；(3)若在第四象限加一個與x軸相切的圓形勻強(qiáng)磁場，半徑為r=，切點A的坐標(biāo)為(，0)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=，方向垂直于坐標(biāo)平面向里．求粒子出磁場后與x軸交點坐標(biāo)的范圍．【來源】【市級聯(lián)考】山東省濟(jì)南市2019屆高三第三次模擬考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) (2) (3)【解析】【分析】【詳解】(1)對于t=0時刻射入極板間的粒子： 解得：(2)時刻射出的粒子打在x軸上水平位移最大：所放熒光屏的最小長度即： (3)不同時刻射出極板的粒子沿垂直于極板方向的速度均為vy.速度偏轉(zhuǎn)角的正切值均為： 即：所有的粒子射出極板時速度的大小和方向均相同.由分析得，如圖所示，所有粒子在磁場中運(yùn)動后發(fā)生磁聚焦由磁場中的一點B離開磁場. 由幾何關(guān)系，恰好經(jīng)N板右邊緣的粒子經(jīng)x軸后沿磁場圓半徑方向射入磁場，一定沿磁場圓半徑方向射出磁場；從x軸射出點的橫坐標(biāo)：.由幾何關(guān)系，過A點的粒子經(jīng)x軸后進(jìn)入磁場由B點沿x軸正向運(yùn)動.綜上所述，粒子經(jīng)過磁場后第二次打在x軸上的范圍為：8．如圖所示，空間存在著方向豎直向上的勻強(qiáng)電場和方向垂直于紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球Q靜置在光滑絕緣的水平高臺邊緣，另一質(zhì)量為m、不帶電的絕緣小球P以水平初速度v0向Q運(yùn)動，兩小球P、Q可視為質(zhì)點，正碰過程中沒有機(jī)械能損失且電荷量不發(fā)生轉(zhuǎn)移．已知勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度，水平臺面距地面高度，重力加速度為g，不計空氣阻力．（1）求P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后小球Q的速度大小；（2）P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后，經(jīng)過多少時間小球P落地？落地點與平臺邊緣間的水平距離多大？（3）若撤去勻強(qiáng)電場，并將小球Q重新放在平臺邊緣、小球P仍以水平初速度向Q運(yùn)動，小球Q的運(yùn)動軌跡如圖2所示（平臺足夠高，小球Q不與地面相撞）．求小球Q在運(yùn)動過程中的最大速度和第一次下降的最大距離H．【來源】2019年湖北省黃岡中學(xué)高考三模物理試題【答案】（1）（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球P、Q首次發(fā)生彈性碰撞時，取向右為正方向，由動量守恒和機(jī)械能守恒，得：聯(lián)立解得（2）對于小球Q，由于，故Q球做勻速圓周運(yùn)動，由洛倫茲力提供向心力，則經(jīng)過一個周期的時間小球P、Q再次發(fā)生彈性碰撞，由（1）可知碰后小球P離開平臺后做平拋運(yùn)動，平拋運(yùn)動的時間為t2，則有，代入數(shù)據(jù)，得：故P與Q首次發(fā)生碰撞后到落地，經(jīng)過的時間落地點與平臺邊緣的水平距離（3）PQ相碰后，Q球速度vQ=v0，碰撞后Q球開始運(yùn)動至Q球第一次運(yùn)動至最低點Q球有最大速度，故從碰撞后Q球開始運(yùn)動至Q球第一次運(yùn)動至最低點過程，對Q球由動量定理得：即又由動能定理可得，解得：9．平面直角坐標(biāo)系的第一象限和第四象限內(nèi)均存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B（B的大小未知），第二象限和第三象限內(nèi)存在沿﹣y方向的勻強(qiáng)電場，x軸上有一點P，其坐標(biāo)為（L，0）?，F(xiàn)使一個電量大小為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子從坐標(biāo)（﹣2a，a）處以沿+x方向的初速度v0出發(fā)，該粒子恰好能經(jīng)原點進(jìn)入y軸右側(cè)并在隨后經(jīng)過了點P，不計粒子的重力。（1）求粒子經(jīng)過原點時的速度；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的所有可能取值（3）求粒子從出發(fā)直至到達(dá)P點經(jīng)歷時間的所有可能取值。【來源】2019年東北三省四市高考二模物理試題【答案】（1）粒子經(jīng)過原點時的速度大小為v0，方向：與x軸正方向夾45176。斜向下；（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的所有可能取值： n＝3……；（3）粒子從出發(fā)直至到達(dá)P點經(jīng)歷時間的所有
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