高中物理試卷物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動題分類匯編及解析(編輯修改稿)
2025-04-05 04:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ⑨（2）撤電場加上磁場后，有：⑩解得：⑾.粒子運動軌跡如圖所示圓心C位于與速度v方向垂直的直線上，該直線與x軸和y軸的夾角均為，有幾何關(guān)系得C點坐標為：⑿⒀過C作x軸的垂線，在ΔCDM中：⒁⒂）解得：⒃M點橫坐標為：⒄7．扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運動軌跡發(fā)生扭擺．其簡化模型如圖：Ⅰ、Ⅱ兩處的條形勻強磁場區(qū)邊界豎直，相距為L，磁場方向相反且垂直紙面．一質(zhì)量為m，電量為q，重力不計的粒子，從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放，極板間電壓為U，粒子經(jīng)電場加速后平行于紙面射入Ⅰ區(qū)，射入時速度與水平和方向夾角（1）當Ⅰ區(qū)寬度、磁感應(yīng)強度大小時，粒子從Ⅰ區(qū)右邊界射出時速度與水平方向夾角也為，求B0及粒子在Ⅰ區(qū)運動的時間t0（2）若Ⅱ區(qū)寬度磁感應(yīng)強度大小，求粒子在Ⅰ區(qū)的最高點與Ⅱ區(qū)的最低點之間的高度差h（3）若、為使粒子能返回Ⅰ區(qū)，求B2應(yīng)滿足的條件（4）若，且已保證了粒子能從Ⅱ區(qū)右邊界射出．為使粒子從Ⅱ區(qū)右邊界射出的方向與從Ⅰ區(qū)左邊界射出的方向總相同，求BBLL之間應(yīng)滿足的關(guān)系式．【來源】2011年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理卷（山東)【答案】（1） （2） （3）（或）（4）【解析】圖1（1）如圖1所示，設(shè)粒子射入磁場Ⅰ區(qū)的速度為，在磁場Ⅰ區(qū)中做圓周運動的半徑為，由動能定理和牛頓第二定律得 ① ②由幾何知識得 ③聯(lián)立①②③，帶入數(shù)據(jù)得 ④設(shè)粒子在磁場Ⅰ區(qū)中做圓周運動的周期為，運動的時間為 ⑤ ⑥聯(lián)立②④⑤⑥式，帶入數(shù)據(jù)得 ⑦（2）設(shè)粒子在磁場Ⅱ區(qū)做圓周運動的半徑為，有牛頓第二定律得 ⑧由幾何知識得 ⑨聯(lián)立②③⑧⑨式，帶入數(shù)據(jù)得 ⑩圖2（3）如圖2所示，為時粒子能再次回到Ⅰ區(qū)，應(yīng)滿足[或] ⑾聯(lián)立①⑧⑾式，帶入數(shù)據(jù)得（或） ⑿圖3 圖4（4）如圖3（或圖4）所示，設(shè)粒子射出磁場Ⅰ區(qū)時速度與水平方向得夾角為，有幾何知識得 ⒀[或] ⒁[或]聯(lián)立②⑧式得 ⒂聯(lián)立⒀⒁⒂式得 ⒃【點睛】（1）加速電場中，由動能定理求出粒子獲得的速度．畫出軌跡，由幾何知識求出半徑，根據(jù)牛頓定律求出B0．找出軌跡的圓心角，求出時間；（2）由幾何知識求出高度差；（3）當粒子在區(qū)域Ⅱ中軌跡恰好與右側(cè)邊界相切時，粒子恰能返回Ⅰ區(qū)，由幾何知識求出半徑，由牛頓定律求出B2滿足的條件；（4）由幾何知識分析LL2與半徑的關(guān)系，再牛頓定律研究關(guān)系式．8．如圖所示，在直角坐標系0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場，在邊長為2L的正方形abcd區(qū)域（包括邊界）內(nèi)有方向垂直紙面向外的勻強磁場．一電子從y軸上的A（0，）點以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，正方形abcd的中心坐標為（3L，0），且ab邊與x軸平行，勻強電場的電場強度大小．（1）求電子進入磁場時的位置坐標；（2）若要使電子在磁場中從ab邊射出，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B滿足的條件．【來源】【全國市級聯(lián)考】河北省邯鄲市2018屆高三第一次模擬考試理綜物理試題【答案】（1）（2L，0）（2）≤B＜ 【解析】試題分析：電子在電場中做類平拋運動，分別列出豎直和水平方向的方程，即可求出電子進入磁場時的位置坐標；電子從ab邊界射出，其運動軌跡的臨界狀態(tài)分別與ab相切和bc相切，根據(jù)幾何關(guān)系求出相應(yīng)半徑，由洛倫茲力提供向心力即可求出強磁場的磁感應(yīng)強度大小B滿足的條件．（1）電子在電場中做類平拋運動，軌跡如圖所示：則有：豎直方向有：加速度為： 水平方方向為：豎直速度：vy＝at1 解得：y1＝ vy＝v0 所以電子射出電場時的速度方向與x軸成45176。角，則電子在電場中沿x軸正方向和沿y軸負方向運動的距離分別為L和，又因為A點的坐標是（0，），電子在無電場和磁場的區(qū)域內(nèi)做勻速直線運動，則電子射入磁場區(qū)的位置坐標為（2L，0）且射入磁場區(qū)的速度大?。簐＝v0，方向與x軸成45176。角．（2）分使電子從ab邊界射出，其運動軌跡的臨界狀態(tài)分別與ab相切和bc相切 當運動軌跡與ab相切時，有r1＋r1sin45176。＝L 電子在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，有：解得： 當運動軌跡與bc相切時，有：r2＋r2sin45176。＝2L 電子在磁場中運動，由洛倫茲力提供向心力，有： 解得： 勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B滿足的條件：≤B＜ 點睛：本題主要考查了帶電粒子由電場進入磁場的情況，電子在電場中做類平拋運動，分別列出豎直和水平方向的方程列式分析求解；在磁場中，關(guān)鍵要畫出軌跡圖分析，根據(jù)幾何關(guān)系求解．9．如圖所示，在直角坐標系x0y平面的一、四個象限內(nèi)各有一個邊長為L
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