高中物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動的技巧及練習(xí)題及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-05 04:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ．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)電場和勻強(qiáng)磁場，電場強(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（圖中未畫出），場強(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），從y軸上的A點以速度大小v0沿x軸正方向拋出，經(jīng)x軸上的P點后與x軸正向成45176。進(jìn)入x軸上方恰能做勻速圓周運動．O、P兩點間距離與O、A兩點間距離滿足以下關(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)電場強(qiáng)度E1與E2的比值(2)若小球可多次（大于兩次）通過P點，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(3)若小球可恰好兩次通過P點，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？小球兩次通過P點時間間隔為多少？【來源】安徽省黃山市2019屆高中畢業(yè)班第二次質(zhì)量檢測高三理綜物理試題【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的過程做內(nèi)平拋運動： 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P點時與x軸正向成，可知小球在P點時則有：故P點時的速度： 由類平拋的位移公式可得： 小球多次經(jīng)過P點，軌跡如圖甲所示，小球在磁場中運動個周期后，到達(dá)x軸上的Q點，P、Q關(guān)于原點O對稱，之后回到A并不斷重復(fù)這一過程，從而多次經(jīng)過P點設(shè)小球在磁場中圓周運動的半徑為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P點，軌跡如圖乙所示在x軸上方，小球在磁場中的運動周期：在x軸下方，小球的運動時間：由規(guī)律可知，小球恰能兩次經(jīng)過P點滿足的幾何關(guān)系為： （n=1，2，3……..）解得： （n=1，2，3……..）兩次通過P點的時間間隔為： （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，電場強(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。一帶正電的粒子（不計重力），以速度為v0從第二象限的P點，沿平行于x軸正方向射入電場，通過坐標(biāo)原點O進(jìn)入第四象限，速度方向與x軸正方向成，最后從Q點平行于y軸離開磁場，已知P點的橫坐標(biāo)為。求：（1）帶電粒子的比荷；（2）圓內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。唬?）帶電粒子從P點進(jìn)入電場到從Q點射出磁場的總時間。【來源】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動得2h=v0t1豎直向下的分速度由豎直方向勻加速直線運動知vy=at1，加速度為根據(jù)以上式解得(2)粒子進(jìn)入磁場的速度為v，有粒子運動軌跡如圖所示由幾何關(guān)系得，粒子在磁場中作勻速圓周運動的軌道半徑為r=R由洛倫茲力提供向心力可知解得(3)粒子在磁場中運動的時間為粒子在磁場中運動的周期為，粒子在電場中運動的時間為粒子運動的總時 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平行金屬板，通過左側(cè)長度為L＝1m的金屬板連接．空間中有垂直紙面向里場強(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動．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，則沿圖中虛線′做直線運動；若小球在O點靜止釋放，則小球的運動軌跡沿如圖曲線（實線）所示，已知此曲線在最低點P的曲率半徑（曲線上過P點及緊鄰P點兩側(cè)的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓的半徑叫做該點的曲率半徑）為P點到O點豎直高度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動速度v大小（2）小球在O點靜止釋放后軌跡最低點P到O點豎直高度h【來源】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)框架向左運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：板間場強(qiáng)：小球做勻速直線運動，受力平衡：可解得：(2)最大速率點在軌跡的最低點根據(jù)動能定理可得：最低點根據(jù)牛頓第二定律和圓周運動規(guī)律有：聯(lián)立可解得：10．如圖所示，ABCD與MNPQ均為邊長為l的正方形區(qū)域，且A點為MN的中點。ABCD區(qū)域中存在有界的垂直紙面方向勻強(qiáng)磁場，在整個MNPQ區(qū)域中存在圖示方向的勻強(qiáng)電場。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點進(jìn)入電場，已知從C點進(jìn)入磁場的粒子在ABCD區(qū)域中運動時始終位于磁場中，不計電子重力，求：（1）勻強(qiáng)磁場區(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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