高中物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動易錯題二輪復(fù)習(xí)及答案(編輯修改稿)
2025-04-05 04:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，寬2L的勻強磁場，其中在第二象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強磁場，第一、三、四象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向內(nèi)的勻強磁場，各磁場的磁感應(yīng)強度大小均相等，第一象限的xL，Ly2L的區(qū)域內(nèi)，有沿y軸正方向的勻強電場．現(xiàn)有一質(zhì)量為四電荷量為q的帶負(fù)電粒子從坐標(biāo)(L，3L/2)處以初速度沿x軸負(fù)方向射入電場，射出電場時通過坐標(biāo)(0，L)點，不計粒子重力．(1)求電場強度大小E；(2)為使粒子進(jìn)入磁場后途經(jīng)坐標(biāo)原點0到達(dá)坐標(biāo)(L，0)點，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B；(3)求第(2)問中粒子從進(jìn)入磁場到坐標(biāo)(L，0)點所用的時間．【來源】四川省2018屆高三春季診斷性測試?yán)砭C物理試題【答案】（1）（2）n=3......（3）【解析】本題考查帶電粒子在組合場中的運動，需畫出粒子在磁場中的可能軌跡再結(jié)合物理公式求解．(1)帶電粒子在電場中做類平拋運動有： ， 聯(lián)立解得： (2)粒子進(jìn)入磁場時，速度方向與y 軸負(fù)方向夾角的正切值=l 速度大小設(shè)x為每次偏轉(zhuǎn)圓弧對應(yīng)的弦長，根據(jù)運動的對稱性，粒子能到達(dá)(一L，0 )點，應(yīng)滿足L=2nx，其中n=3......粒子軌跡如圖甲所示，偏轉(zhuǎn)圓弧對應(yīng)的圓心角為；當(dāng)滿足L=(2n+1)x時，粒子軌跡如圖乙所示．若軌跡如圖甲設(shè)圓弧的半徑為R，=R，此時滿足L=2nx聯(lián)立可得：由牛頓第二定律，洛倫茲力提供向心力，則有：得：，n=3....軌跡如圖乙設(shè)圓弧的半徑為R，此時滿足 聯(lián)立可得： 由牛頓第二定律，洛倫茲力提供向心力，則有：得：，n=3....所以為使粒子進(jìn)入磁場后途經(jīng)坐標(biāo)原點0到達(dá)坐標(biāo)(L，0)點，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小，n=3....或，n=3....(3) 若軌跡如圖甲，粒子從進(jìn)人磁場到從坐標(biāo)(一L，0)點射出磁場過程中，圓心角的總和θ=2n2=2nπ，則若軌跡如圖乙，粒子從進(jìn)人磁場到從坐標(biāo)(一L，0)點射出磁場過程中，圓心角的總和θ=(2n+1)2π=(4n+2)π，則 粒子從進(jìn)入磁場到坐標(biāo)(L，0)點所用的時間為或6．如圖所示，直線y=x與y軸之間有垂直于xOy平面向外的勻強磁場，直線x=d與y=x間有沿y軸負(fù)方向的勻強電場，電場強度，另有一半徑R=，磁感應(yīng)強度，方向垂直坐標(biāo)平面向外，該圓與直線x=d和x軸均相切，且與x軸相切于S點．一帶負(fù)電的粒子從S點沿y軸的正方形以速度進(jìn)入圓形磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時間進(jìn)入磁場區(qū)域，且第一次進(jìn)入磁場時的速度方向與直線y=x垂直．粒子速度大小，粒子的比荷為，粒子重力不計．求：(1)粒子在勻強磁場中運動的半徑r；(2)坐標(biāo)d的值；(3)要使粒子無法運動到x軸的負(fù)半軸，則磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足的條件；(4)在(2)問的基礎(chǔ)上，粒子從開始進(jìn)入圓形磁場至第二次到達(dá)直線y=x上的最長時間（，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.【來源】天津市濱海新區(qū)2019屆高三畢業(yè)班質(zhì)量監(jiān)測理科綜合能力測試物理試題【答案】(1)r=1m (2) (3)或 (4)【解析】【詳解】解：(1) 由帶電粒子在勻強磁場中運動可得： 解得粒子運動的半徑：(2) 粒子進(jìn)入勻強電場以后，做類平拋運動，設(shè)粒子運動的水平位移為，豎直位移為水平方向：
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