高考物理帶電粒子在無邊界勻強磁場中運動各地方試卷集合匯編及解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:54 本頁面
【文章內容簡介】 OO′垂直．現有帶正電的粒子流由金屬板左側沿中線OO′連續(xù)射入電場中．已知每個粒子的速度v0=4．0105m/s，比荷=1．0108C/kg，重力忽略不計，每個粒子通過電場區(qū)域的時間極短，電場可視為恒定不變．（1）求t=0時刻進入電場的粒子打到熒光屏上時偏離O′點的距離；（2）若粒子恰好能從金屬板邊緣離開，求此時兩極板上的電壓；（3）試求能離開電場的粒子的最大速度，并通過計算判斷該粒子能否打在右側的熒光屏上？如果能打在熒光屏上，試求打在何處．【答案】（1）0．10m；（2）900V；（3）5105m/s，該粒子不能打在右側的熒光屏上．【解析】【分析】【詳解】（1）t=0時進入電場的粒子勻速通過電場，進入磁場后做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：，代入數據解得：R1=0．2m，粒子運動軌跡如圖所示：由幾何知識可得：粒子在磁場中偏移的距離：代入數據解得：y1=0．04m粒子出磁場后做勻速直線運動 代入數據解得：y2=0．06m粒子打到熒光屏上時偏離O′的距離為：y=y1+y2=0．10m（2）設兩板間電壓為U1時，帶電粒子剛好從極板邊緣射出電場，如圖所示：根據平拋知識可知：，L=v0t，解得：U1=900V（3）由動能定理得：代入數據解得： v1=5105m/s粒子在電場中的偏向角α，粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：，代入數據解得：R2=0．25mR2﹣R2sinα=0．25﹣0．25=0．1m＜l1=0．12m該粒子不能從磁場偏出打在熒光屏上；答：（1）0．10m；（2）900V；（3）5105m/s，該粒子不能打在右側的熒光屏上7．如圖所示是研究光電效應現象的實驗電路，、為兩正對的圓形金屬板，兩板間距為，板的半徑為，且．當板正中受一頻率為的細束紫外線照射時，照射部位發(fā)射沿不同方向運動的光電子，形成光電流，從而引起電流表的指針偏轉．已知普朗克常量h、電子電荷量e、電子質量m．（1）若閉合開關S，調節(jié)滑片P逐漸增大極板間電壓，可以發(fā)現電流逐漸減?。旊妷罕硎緮禐闀r，電流恰好為零．求：①金屬板N的極限頻率；②將圖示電源的正負極互換，同時逐漸增大極板間電壓，發(fā)現光電流逐漸增大，當電壓達到之后，電流便趨于飽和．求此電壓．（2）開關S斷開，在MN間加垂直于紙面的勻強磁場，逐漸增大磁感應強度，也能使電流為零，求磁感應強度B至少為多大時，電流為零．【答案】（1）①②（2）【解析】【分析】【詳解】（1）①據題意，由光電效應方程得到：①據電場力做負功，剛好等于動能變化，有：②極限頻率為：③④②當電源正負極互換后，在電場力作用下，電子飛到極板M上，且電壓越大，飛到該極板上的光電子數量越多，當所有光電子飛到該極板時，電流達到飽和，此時飛得最遠的光電子可以近似看出類平拋運動，則有：⑤⑥⑦⑧⑨（2）當在MN間加有勻強磁場，在磁場力作用下，光電子做勻速圓周運動，當運動半徑最大的光電子的半徑等于d/2，則光電子到達不了極板M，那么就可以使電流為0，則有：⑩⑾⑿8．如圖所示，xOy平面內，A、B、C三點恰好組成一個直角三角形，∠B＝90176。，∠C＝60176。，D為AD的中點．第二象限內有沿y方向的勻強電場；三角形BCD區(qū)域內有勻強磁場I，AB下方有勻強磁場Ⅱ，方向均垂直紙面向里，一質量為m，電荷量為q（q＞0）的帶電粒子從B點以速度v0沿+y方向進入磁場I，離開磁場I后又剛好從坐標原點O沿與x成30176。的方向進入電場，又從A點離開電場進入磁場Ⅱ，經磁場Ⅱ偏轉后回到B點，回到B點的速度方向仍沿+y方向，之后帶電粒子重復上述運動過程．不計粒子重力．求：(1)磁場I的磁感應強度B及勻強電場的場強E的大?。?2)帶電粒子運動的周期.【答案】（1）、（2）【解析】試題分析：（1）畫出粒子運動如圖所示由幾何關系，粒子在磁場I中運動的軌道半徑為由牛頓第二定律可得，解得粒子在電場中運動時，沿y方向，沿x方向，解得（2）粒子在磁場I中的運動時間粒子離開磁場I到達O的路程，所用時間，根據可得粒子在電場中的運動時間根據幾何關系可得粒子在磁場II中運動的軌道半徑為粒子在磁場中轉過的圓心角為粒子在磁場II中的運動時間周期考點：考查了帶電粒子在組合場中的運動【名師點睛】帶電粒子在組合場中的運動問題，首先要運用動力學方法分析清楚粒子的運動情況，再選擇合適方法處理．對于勻變速曲線運動，常常運用運動的分解法，將其分解為兩個直線的合成，由牛頓第二定律和運動學公式結合求解；對于磁場中圓周運動，要正確畫出軌跡，由幾何知識求解半徑9．如圖，平面直角坐標系中，在，y＞0及y＜L區(qū)域存在場強大小相同，方向相反均平行于y軸的勻強電場，在L＜y＜0區(qū)域存在方向垂直于xOy平面紙面向外的勻強磁場，一質量為m，電荷量為q的帶正電粒子，經過y軸上的點P1（0，L）時的速率為v0，方向沿x軸正方向，然后經過x軸上
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