高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的技巧及練習(xí)題及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-05 04:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ．如圖所示，在豎直平面內(nèi)的xoy直角坐標(biāo)系中，x軸上方存在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E1，方向沿y軸向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，方向垂直紙面向里．x軸下方存在方向沿y軸向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），場(chǎng)強(qiáng)為E2．質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），從y軸上的A點(diǎn)以速度大小v0沿x軸正方向拋出，經(jīng)x軸上的P點(diǎn)后與x軸正向成45176。進(jìn)入x軸上方恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．O、P兩點(diǎn)間距離與O、A兩點(diǎn)間距離滿足以下關(guān)系， ，重力加速度為g，以上物理量中m、q、v0、g為已知量，其余量大小未知．(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E1與E2的比值(2)若小球可多次（大于兩次）通過(guò)P點(diǎn)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(3)若小球可恰好兩次通過(guò)P點(diǎn)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？小球兩次通過(guò)P點(diǎn)時(shí)間間隔為多少？【來(lái)源】安徽省黃山市2019屆高中畢業(yè)班第二次質(zhì)量檢測(cè)高三理綜物理試題【答案】（1）；（2） ；（3） （n=1，2，3……..）； （n=1，2，3……..）【解析】【分析】【詳解】解：(1)小球在x軸上方勻速圓周，可得： 小球從A到P的過(guò)程做內(nèi)平拋運(yùn)動(dòng)： 結(jié)合：可得：由牛頓第三定律可得： 解得： 故： (2) 小球第一次通過(guò)P點(diǎn)時(shí)與x軸正向成，可知小球在P點(diǎn)時(shí)則有：故P點(diǎn)時(shí)的速度： 由類(lèi)平拋的位移公式可得： 小球多次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，軌跡如圖甲所示，小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)個(gè)周期后，到達(dá)x軸上的Q點(diǎn)，P、Q關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱(chēng)，之后回到A并不斷重復(fù)這一過(guò)程，從而多次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)設(shè)小球在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由幾何關(guān)系可得： 又由：聯(lián)立解得： (3)小球恰能兩次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，軌跡如圖乙所示在x軸上方，小球在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期：在x軸下方，小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：由規(guī)律可知，小球恰能兩次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)滿足的幾何關(guān)系為： （n=1，2，3……..）解得： （n=1，2，3……..）兩次通過(guò)P點(diǎn)的時(shí)間間隔為： （n=1，2，3……..）解得： （n=1，2，3……..）8．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xoy的第二象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向沿y軸負(fù)方向。在第一、四象限內(nèi)有一個(gè)半徑為R的圓，圓心坐標(biāo)為（R，0），圓內(nèi)有方向垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶正電的粒子（不計(jì)重力），以速度為v0從第二象限的P點(diǎn)，沿平行于x軸正方向射入電場(chǎng)，通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O進(jìn)入第四象限，速度方向與x軸正方向成，最后從Q點(diǎn)平行于y軸離開(kāi)磁場(chǎng)，已知P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為。求：（1）帶電粒子的比荷；（2）圓內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。唬?）帶電粒子從P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)到從Q點(diǎn)射出磁場(chǎng)的總時(shí)間?！緛?lái)源】2020屆天津市六校高三上學(xué)期期末聯(lián)考物理試題（天津外大附校等)【答案】（1） （2） （3）【解析】【詳解】(1)由水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)得2h=v0t1豎直向下的分速度由豎直方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)知vy=at1，加速度為根據(jù)以上式解得(2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度為v，有粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示由幾何關(guān)系得，粒子在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r=R由洛倫茲力提供向心力可知解得(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí) 代入數(shù)據(jù)得：9．如圖所示為一“匚”字型金屬框架截面圖，上下為兩水平且足夠長(zhǎng)平行金屬板，通過(guò)左側(cè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝1m的金屬板連接．空間中有垂直紙面向里場(chǎng)強(qiáng)大小B＝，金屬框架在外力的作用下以速度v0＝1m/s水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．框架內(nèi)O處有一質(zhì)量為m＝、帶正電q＝1C的小球．若以某一速度水平向右飛出時(shí)，則沿圖中虛線′做直線運(yùn)動(dòng)；若小球在O點(diǎn)靜止釋放，則小球的運(yùn)動(dòng)軌跡沿如圖曲線（實(shí)線）所示，已知此曲線在最低點(diǎn)P的曲率半徑（曲線上過(guò)P點(diǎn)及緊鄰P點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作一圓，在極限情況下，這個(gè)圓的半徑叫做該點(diǎn)的曲率半徑）為P點(diǎn)到O點(diǎn)豎直高度h的2倍，重力加速度g取10 m/s2．求：（1）小球沿圖中虛線做直線運(yùn)動(dòng)速度v大?。?）小球在O點(diǎn)靜止釋放后軌跡最低點(diǎn)P到O點(diǎn)豎直高度h【來(lái)源】江西省名校（臨川一中、南昌二中)20182019學(xué)年高三5月聯(lián)合考理綜物理試題【答案】（1）；（2）【解析】【詳解】解：(1)框架向左運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：板間場(chǎng)強(qiáng)：小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡：可解得：(2)最大速率點(diǎn)在軌跡的最低點(diǎn)根據(jù)動(dòng)能定理可得：最低點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：聯(lián)立可解得：10．如圖所示，ABCD與MNPQ均為邊長(zhǎng)為l的正方形區(qū)域，且A點(diǎn)為MN的中點(diǎn)。ABCD區(qū)域中存在有界的垂直紙面方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在整個(gè)MNPQ區(qū)域中存在圖示方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以大小為v0的初速度垂直于BC射入正方形ABCD區(qū)域，且都從A點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，已知從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子在ABCD區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)始終位于磁場(chǎng)中，不計(jì)電子重力，求：（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；（2）要使所有粒子均能打在
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