高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)技巧-閱讀訓(xùn)練策略及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-05 04:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 60。洛倫茲力提供向心力：qvB=m落點(diǎn)到O的距離等于圓運(yùn)動(dòng)直徑：x=2R所以粒子的比荷為：（2）粒子在磁場(chǎng)中圓運(yùn)動(dòng)半徑 由圖象可知：粒子左偏θ角（軌跡圓心為O1）或右偏θ角（軌跡圓心為O2）落點(diǎn)到O的距離相等，均為L(zhǎng)=2Rcosθ故落點(diǎn)到O的距離最大：Lmax=2R=x最小：Lmin=2Rcosα=xcosα（3）①考慮同種粒子的落點(diǎn)到O的距離；當(dāng)加速電壓為U+△U、偏角θ=0時(shí)，距離最大，Lmax=2Rmax= 當(dāng)加速電壓為U△U、偏角θ=α?xí)r，距離最小Lmin=2Rmincosα=cosα②考慮質(zhì)量不同但電荷量相同的兩種粒子由R=和m1＞m2，知：R1＞R2要使落點(diǎn)區(qū)域不重疊，則應(yīng)滿足：L1min＞L2maxcosα＞解得：．（應(yīng)有條件m1cos2α＞m2，否則粒子落點(diǎn)區(qū)域必然重疊）8．實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常利用電磁場(chǎng)來改變帶電粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡．如圖所示，氕（）、氘（）、氚（）三種粒子同時(shí)沿直線在紙面內(nèi)通過電場(chǎng)強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域．進(jìn)入時(shí)氕與氘、氘與氚的間距均為d，射出復(fù)合場(chǎng)后進(jìn)入y軸與MN之間（其夾角為θ）垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ，然后均垂直于邊界MN射出．虛線MN與PQ間為真空區(qū)域Ⅱ且PQ與MN平行．已知質(zhì)子比荷為，不計(jì)重力．（1）求粒子做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v；（2）求區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；（3）若虛線PQ右側(cè)還存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅲ，經(jīng)該磁場(chǎng)作用后三種粒子均能匯聚于MN上的一點(diǎn)，求該磁場(chǎng)的最小面積S和同時(shí)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)的氕、氚運(yùn)動(dòng)到匯聚點(diǎn)的時(shí)間差Δt．[Failed to download image : :8086/QBM/2019/6/13/2224672582623232/2224907340759040/STEM/]【來源】江蘇省蘇州市2019屆高三上學(xué)期期末陽光指標(biāo)調(diào)研考試物理試題【答案】(1) (2) (3) 【解析】【分析】（1）粒子在電磁復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，可求粒子的速度大?。唬?）由粒子的軌跡與邊界垂直，可求軌跡半徑，由洛倫茲力提供向心力，可求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；（3）由氚粒子圓周運(yùn)動(dòng)直徑可求磁場(chǎng)的最小面積．根據(jù)氕、氚得運(yùn)動(dòng)周期，結(jié)合幾何關(guān)系，可求氕、氚到匯聚點(diǎn)的時(shí)間差．【詳解】(1) 由電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，Bqv＝Eq解得v＝E/B.(2) 由洛倫茲力提供向心力，B1vq＝m由幾何關(guān)系得r＝d解得B1＝.(3) 分析可得氚粒子圓周運(yùn)動(dòng)直徑為3r磁場(chǎng)最小面積S＝π解得S＝πd2由題意得B2＝2B1由T＝得T＝由軌跡可知Δt1＝(3T1－T1) ，其中T1＝Δt2＝(3T2－T2)，其中T2＝)解得9．如圖，在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz(x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與xOy平面平行，且與x軸正方向的夾角為45176。，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(可看作質(zhì)點(diǎn))平行于z軸以速度v0通過y軸上的點(diǎn)P(0，h，0)，重力加速度為g。(1)若帶電粒子沿z軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求滿足條件的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值Emin及對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；(2)在滿足(1)的條件下，當(dāng)帶電粒子通過y軸上的點(diǎn)P時(shí)，撤去勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求帶電質(zhì)點(diǎn)落在xOz平面內(nèi)的位置；(3)若帶電粒子沿z軸負(fù)方向通過y軸上的點(diǎn)P時(shí)，改變電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向，同時(shí)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，要使帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且能夠經(jīng)過x軸，求電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小?！緛碓础堪不帐⌒鞘?019屆高三第二次模擬考試?yán)砜凭C合物理試題【答案】（1）Emin＝ （2）N（h，0，2v0）（3）【解析】【詳解】解：(1)如圖所示，帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力（大小及方向均已知）、洛倫茲力（方向已知）、電場(chǎng)力（大小及方向均未知）的作用做勻速直線運(yùn)動(dòng)；根據(jù)力三角形知識(shí)分析可知：當(dāng)電場(chǎng)力方向與磁場(chǎng)方向相同時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)有最小值根據(jù)物體的平衡規(guī)律有：解得：，(2)如圖所示，撤去磁場(chǎng)后，帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力和電場(chǎng)力作用，其合力沿PM方向并與方向垂直，大小等于，故帶電質(zhì)點(diǎn)在與平面成角的平面內(nèi)作類平拋運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律：解得：設(shè)經(jīng)時(shí)間到達(dá)Oxz平面內(nèi)的點(diǎn)，由運(yùn)動(dòng)的分解可得：沿方向：沿PM方向：又聯(lián)立解得：則帶電質(zhì)點(diǎn)落在N（h，0，）點(diǎn)(3)當(dāng)電場(chǎng)力和重力平衡時(shí)，帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)才能只受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)則有：得
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