高考物理帶電粒子在磁場中的運(yùn)動技巧-閱讀訓(xùn)練策略及練習(xí)題(含答案)含解析(編輯修改稿)
2025-04-02 21:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 上拋運(yùn)動，經(jīng)t3時間第三次通過N點(diǎn)，有：故b離開桿后會通過x軸的可能時間是：（?。┴Q直向上通過x軸： （n=……）（ⅱ）豎直向下通過x軸： （n=……）【點(diǎn)睛】此題考查帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動，粒子的運(yùn)動較復(fù)雜，關(guān)鍵是是先搞清粒子運(yùn)動的物理過程，畫出粒子運(yùn)動的軌跡圖，結(jié)合圓周運(yùn)動的知識，能量守恒以及動量守恒的關(guān)系求解.7．如圖所示，質(zhì)量m=15g、長度L=2m的木板D靜置于水平地面上，木板D與地面間的動摩擦因數(shù)μ=，地面右端的固定擋板C與木板D等高。在擋板C右側(cè)豎直虛線PQ、MN之間的區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)電場，在兩個半徑分別為R1=1m和R2=3m的半圓圍成的環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩半園的圓心O到固定擋板C頂點(diǎn)的距離OC=2m，現(xiàn)有一質(zhì)量m=15g、帶電荷量q=+610－3C的物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))以v0=4m/s的初速度滑上木板D，二者之間的動摩擦因數(shù)μ2=，當(dāng)物塊A運(yùn)動到木板D右端時二者剛好共遠(yuǎn)，且木板D剛好與擋板C碰撞，物塊A從擋扳C上方飛入PQNM區(qū)域，并能夠在磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，重力加速度g取10m/s2。(1)當(dāng)物塊A剛滑上木板D時，求物塊A和木板D的加速度大小.(2)求電場強(qiáng)度的大小.(3)為保證小物塊A只能從環(huán)帶狀區(qū)域的上、下兩個開口端飛出，求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍?！敬鸢浮?1)3m/s2，1m/s2；(2)25V/m；(3)【解析】【詳解】（1）當(dāng)物體剛滑上木板D時，對物體A受力分析有： 解得： a2=3 m/s2對木板D受力分析有： 解得： a1=1m/s2（2）物塊A進(jìn)入?yún)^(qū)域PQNM后，能在磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則有： 解得：E=25 V/m；（3）物塊A與木板D共速時有： 解得： v=1 m/s粒子做勻速圓周運(yùn)動有： 要使物塊A只從環(huán)帶狀區(qū)域的上、下兩個開口端飛出磁場，物塊A在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑R應(yīng)滿足: 解得：。8．如圖所示，在xoy平面(紙面)內(nèi)，存在一個半徑為R=，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=，方向垂直紙面向里，、－≤x≤0的區(qū)域內(nèi)，存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(圖中未標(biāo)出)，電場強(qiáng)度的大小為E=10104N/=10－9kg、電荷量為q=10－5C的帶正電粒子，以v0=103m/s的速度沿y軸正方向、從P點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場，P點(diǎn)的坐標(biāo)為(，－)，不計(jì)粒子重力．(1)求該帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑；(2)求該帶電粒子離開電場時的位置坐標(biāo)；(3)若在緊靠電場左側(cè)加一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，該帶電粒子能回到電場，在粒子回到電場前瞬間，立即將原電場的方向反向，粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，恰能回到坐標(biāo)原點(diǎn)O，求所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】【分析】粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動，將射出電場的速度進(jìn)行分解，根據(jù)沿電場方向上的速度，結(jié)合牛頓第二定律求出運(yùn)動的時間，從而得出類平拋運(yùn)動的水平位移和豎直位移，即得出射出電場的坐標(biāo)．先求出粒子射出電場的速度，然后根據(jù)幾何關(guān)系確定在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑，然后根據(jù)公式B求得磁場強(qiáng)度【詳解】（1）帶正電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由牛頓第二定律有：解得：（2）由幾何關(guān)系可知，帶電粒子恰從O點(diǎn)沿x軸負(fù)方向進(jìn)入電場，帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，設(shè)粒子在電場中的加速度為a，到達(dá)電場邊緣時，豎直方向的位移為y，有：，由牛頓第二定律有：聯(lián)立解得：所以粒子射出電場時的位置坐標(biāo)為（3）粒子分離電場時，沿電場方向的速度解得：則粒子射出電場時的速度：設(shè)所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，粒子磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為，由幾何關(guān)系可知：由牛頓第二定律有：聯(lián)立解得：9．如圖所示，在矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在ad邊中點(diǎn)O的粒子源，在t=0時刻垂直于磁場發(fā)射出大量的同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與Od的夾角分布在0～180176。范圍內(nèi)。已知沿Od方向發(fā)射的粒子在t=t0時刻剛好從磁場邊界cd上的p點(diǎn)離開磁場，ab=1．5L，bc=，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑R=L，不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用，求：（1）粒子在磁場中的運(yùn)動周期T ；（2）粒子的比荷q／m；（3）粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）?！窘馕觥吭囶}解析：（1）（4分）初速度沿Od方向發(fā)射的粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡如圖1，其圓心為θ，由幾何關(guān)系有： 所
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