高考物理帶電粒子在無邊界勻強(qiáng)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(nèi)容簡介】 OO′垂直．現(xiàn)有帶正電的粒子流由金屬板左側(cè)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(jìn)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(cè)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(cè)的熒光屏上．【解析】【分析】【詳解】（1）t=0時進(jìn)入電場的粒子勻速通過電場，進(jìn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)解得：y1=0．04m粒子出磁場后做勻速直線運動 代入數(shù)據(jù)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(shè)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(jù)平拋知識可知：，L=v0t，解得：U1=900V（3）由動能定理得：代入數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(cè)的熒光屏上7．如圖所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)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(dāng)板正中受一頻率為的細(xì)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(zhuǎn)．已知普朗克常量h、電子電荷量e、電子質(zhì)量m．（1）若閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P逐漸增大極板間電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減?。?dāng)電壓表示數(shù)為時，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(fù)極互換，同時逐漸增大極板間電壓，發(fā)現(xiàn)光電流逐漸增大，當(dāng)電壓達(dá)到之后，電流便趨于飽和．求此電壓．（2）開關(guān)S斷開，在MN間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，也能使電流為零，求磁感應(yīng)強(qiáng)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(jù)題意，由光電效應(yīng)方程得到：①據(jù)電場力做負(fù)功，剛好等于動能變化，有：②極限頻率為：③④②當(dāng)電源正負(fù)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(shù)量越多，當(dāng)所有光電子飛到該極板時，電流達(dá)到飽和，此時飛得最遠(yuǎn)的光電子可以近似看出類平拋運動，則有：⑤⑥⑦⑧⑨（2）當(dāng)在MN間加有勻強(qiáng)磁場，在磁場力作用下，光電子做勻速圓周運動，當(dāng)運動半徑最大的光電子的半徑等于d/2，則光電子到達(dá)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(nèi)，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(nèi)有沿y方向的勻強(qiáng)電場；三角形BCD區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場I，AB下方有勻強(qiáng)磁場Ⅱ，方向均垂直紙面向里，一質(zhì)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(jìn)入磁場I，離開磁場I后又剛好從坐標(biāo)原點O沿與x成30176。的方向進(jìn)入電場，又從A點離開電場進(jìn)入磁場Ⅱ，經(jīng)磁場Ⅱ偏轉(zhuǎn)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(fù)上述運動過程．不計粒子重力．求：(1)磁場I的磁感應(yīng)強(qiáng)度B及勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大小；(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(guān)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(dá)O的路程，所用時間，根據(jù)可得粒子在電場中的運動時間根據(jù)幾何關(guān)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(zhuǎn)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(xué)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(xué)公式結(jié)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(biāo)系中，在，y＞0及y＜L區(qū)域存在場強(qiáng)大小相同，方向相反均平行于y軸的勻強(qiáng)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(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，經(jīng)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(jīng)過x軸上
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