高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)解題技巧及經(jīng)典題型及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-02 21:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為 ⑧由⑦⑧式得 ⑨7．，OH為對(duì)稱(chēng)軸，且OM=（紙面內(nèi)）從C射出，試求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向（提示：可考慮沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子為研究對(duì)象）；（2）離子沿與CM成θ角的直線CN進(jìn)入磁場(chǎng)，其軌道半徑和在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；（3）線段CM的長(zhǎng)度.【來(lái)源】電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】（1），磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；（2），；（3）。【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)沿CM方向運(yùn)動(dòng)的離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R由R=d得，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外（2）設(shè)沿CN運(yùn)動(dòng)的離子速度大小為v，在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R′，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，由vcosθ=v0得v＝由解得：R′=方法一：設(shè)弧長(zhǎng)為s，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t=又s=2(θ+α)R′解得t=方法二：離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝，則有：（3）方法一：由幾何關(guān)系得：CM=MNcotθ則有：解得：，以上3式聯(lián)立求解得CM=dcotα方法二：設(shè)圓心為A，過(guò)A做AB垂直NO，如圖所示由幾何關(guān)系得：而因此NM=BO因NM=CMtanθ又解得：CM=dcotα8．如圖所示，兩條豎直長(zhǎng)虛線所夾的區(qū)域被線段MN分為上、下兩部分，上部分的電場(chǎng)方向豎直向上，下部分的電場(chǎng)方向豎直向下，兩電場(chǎng)均為勻強(qiáng)電場(chǎng)且電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同。擋板PQ垂直MN放置，擋板的中點(diǎn)置于N點(diǎn)。在擋板的右側(cè)區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在左側(cè)虛線上緊靠M的上方取點(diǎn)A，一比荷=5105C/kg的帶正電粒子，從A點(diǎn)以v0=2103m/s的速度沿平行MN方向射入電場(chǎng)，該粒子恰好從P點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的作用后恰好從Q點(diǎn)回到電場(chǎng)。已知MN、PQ的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=，不考慮重力對(duì)帶電粒子的影響，不考慮相對(duì)論效應(yīng)。(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(3)在左側(cè)虛線上M點(diǎn)的下方取一點(diǎn)C，且CM=，帶負(fù)電的粒子從C點(diǎn)沿平行MN方向射入電場(chǎng)，該帶負(fù)電粒子與上述帶正電粒子除電性相反外其他都相同。若兩帶電粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后同時(shí)分別運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)和P點(diǎn)，求兩帶電粒子在A、C兩點(diǎn)射入電場(chǎng)的時(shí)間差。【來(lái)源】【市級(jí)聯(lián)考】陜西省榆林市2019屆高三第二次理科綜合模擬試題（物理部分)【答案】(1) (2) (3) 【解析】【詳解】（1）帶正電的粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，有：L=v0t 解得E=16N/C（2）設(shè)帶正電的粒子從P點(diǎn)射出電場(chǎng)時(shí)與虛線的夾角為θ，則： 可得θ=450粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v=v0粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)： 由幾何關(guān)系可知 解得B=102T （3）兩帶電粒子在電場(chǎng)中都做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同；兩帶電粒子在磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，帶正電的粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為，帶負(fù)電的粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為；兩帶電粒子在AC兩點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間差就是兩粒子在磁場(chǎng)中的時(shí)間差；若帶電粒子能在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間；帶正電的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：；帶負(fù)電的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為： 帶電粒子在AC兩點(diǎn)射入電場(chǎng)的時(shí)間差為9．如圖所示，空間存在方向垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在0yd的區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，在yd的區(qū)域Ⅱ、電荷量為q的粒子以速度 從O點(diǎn)沿y軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ.不計(jì)粒子重力．(1) 求粒子在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑：(2) 若粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ時(shí)的速度為 ，求粒子打在x軸上的位置坐標(biāo)，并求出此過(guò)程中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3) 若此粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ的速度 ，求該粒子打在x軸上位置坐標(biāo)的最小值．【來(lái)源】江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市2019屆高三第二次模擬考試物理試題【答案】（1）（2） （3）【解析】【分析】【詳解】（1）帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛侖磁力提供向心力：把，代入上式，解得： (2) 當(dāng)粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ時(shí)的速度為時(shí)，如圖所示在OA段圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在O1，半徑為在AB段圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在O2，半徑為在BP段圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在O3，半徑為可以證明ABPO3為矩形，則圖中,由幾何知識(shí)可得：所以：所以粒子打在x軸上的位置坐標(biāo)粒子在OA段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：粒子在AB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子在BP段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為在此過(guò)程中粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間： (3)設(shè)粒子在區(qū)域Ⅰ中軌道半徑為R，軌跡由圖可得粒子打在x軸上位置坐標(biāo)：化簡(jiǎn)得： 把上式配方：化簡(jiǎn)為：則當(dāng)時(shí)，位
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