【物理】物理帶電粒子在磁場中的運動題20套(帶答案)含解析-資料下載頁
2025-03-30 22:47本頁面
【正文】 向的反向延長線交于在電場運動的水平位移的中點：則由幾何關系可知粒子在電場中的豎直位移y滿足解得豎直方向水中方向在電場中根據(jù)牛頓第二定律聯(lián)立可以得到（2）設粒子進磁場時的軌跡與磁場邊界交點為C，由于粒子出磁場時方向沿y軸負方向，因此粒子在磁場中做圓周運動的圓心在點，連接和C點，交x軸與D點，做垂直x軸，垂直為F．由幾何關系解得由于，故與全等，可以得到則因此粒子在磁場中做圓周運動的半徑為粒子出電場時速度沿y軸負方向的分速度因此粒子進磁場時的速度為粒子在磁場中做勻速圓周運動有解得點睛：本題考查了粒子在電場與磁場中的運動，分析清楚 粒子運動過程、作出粒子運動軌跡是解題的前提與關鍵，應用類平拋運動規(guī)律、牛頓第二定律即可解題．13．如圖所示，在x軸上方有垂直xOy平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B1=B0，在x軸下方有交替分布的勻強電場和勻強磁場，勻強電場平行于y軸，勻強磁場B2=2B0垂直于xOy平面，圖象如圖所示．一質量為m，電量為q的粒子在時刻沿著與y軸正方向成60176。角方向從A點射入磁場，時第一次到達x軸，并且速度垂直于x軸經過C點，C與原點O的距離為3L．第二次到達x軸時經過x軸上的D點，D與原點O的距離為4L．（不計粒子重力，電場和磁場互不影響，結果用B0、m、q、L表示）（1）求此粒子從A點射出時的速度υ0；（2）求電場強度E0的大小和方向；（3）粒子在時到達M點，求M點坐標．【答案】（1） （2） （3）（9L，）【解析】試題分析：（1）設粒子在磁場中做圓周運動的半徑為R1，由牛頓第二定律得①根據(jù)題意由幾何關系可得②聯(lián)立①②得③（2）粒子在第一象限磁場中運動的周期設為T1，可得④粒子在第四象限磁場中運動的周期設為T2，可得⑤根據(jù)題意由幾何關系可得⑥由④⑤⑥可得⑦⑧綜上可以判斷3t0—4 t0粒子在第四象限的磁場中剛好運動半個周期，半徑為⑨由牛頓第二定律得⑩2 t0—3 t0,粒子做勻減速直線運動，qE=ma 1112綜上解得13（3）由題意知，粒子在8 t0時剛在第四象限做完半個圓周運動，x=9L 14粒子在電場中減速運動的時間為t0，由運動學公式可得15聯(lián)立③ ⑨⑩1112可解得16聯(lián)立可得M點的坐標為（9L，） 17考點：帶電粒子在電場及在磁場中的運動.14．如圖所示的平面直角坐標系xOy，在第Ⅰ象限內有平行于y軸的勻強電場，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內有勻強電場，方向垂直于xOy平面向里，正三角形邊長為L，且ab邊與y軸平行。一質量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P（0，h）點，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，通過電場后從x軸上的a（2h，0）點進入第Ⅳ象限，又經過磁場從y軸上的某點進入第Ⅲ象限，且速度與y軸負方向成45176。角，不計粒子所受的重力。求：（1）電場強度E的大??；（2）粒子到達a點時速度的大小和方向；（3）abc區(qū)域內磁場的磁感應強度B的最小值?！敬鸢浮浚?）；（2），方向與x軸的夾角為45176。；（3）【解析】【詳解】（1）設粒子在電場中運動的時間為t，則有x=v0t=2h， qE=ma，聯(lián)立以上各式可得 ；（2）粒子達到a點時沿負y方向的分速度為vy=at=v0，所以 ，方向指向第IV象限與x軸正方和成45o角；（3）粒子在磁場中運動時，有 ，當粒子從b點射出時，磁場的磁感應強度為最小值，此時有 ，所以磁感應強度B的最小值15．飛行時間質譜儀可以對氣體分子進行分析．如圖所示，在真空狀態(tài)下，脈沖閥P噴出微量氣體，經激光照射產生不同價位的正離子，自a板小孔進入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進入M、N板間的偏轉控制區(qū)，到達探測器．已知元電荷電量為e，a、b板間距為d，極板M、N的長度和間距均為L．不計離子重力及進入a板時的初速度．（1）當a、b間的電壓為時，在M、N間加上適當?shù)碾妷?，使離子到達探測器．請導出離子的全部飛行時間與比荷K（）的關系式．（2）去掉偏轉電壓，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B，若進入a、b間所有離子質量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側飛出，a、b間的加速電壓至少為多少？【答案】（1）離子到達探測器的時間（2）【解析】思路點撥（1）帶電粒子先在電場中加速，然后經過偏轉電場偏轉，加速電場的過程中，根據(jù)動能定理可以表示出速度，根據(jù)牛頓第二定律可以表示出時間．在偏轉電場中沿水平方向做勻速運動，因此可以表示出時間，這樣就可以得出總時間與比荷的關系．（2）當加上磁場時，經過找圓心、求半徑以及幾何關系可以求得電壓．（1）由動能定理：n價正離子在a、b間的加速度在a、b間運動的時間在MN間運動的時間離子到達探測器的時間（2）假定n價正離子在磁場中向N板偏轉，洛侖茲力充當向心力，設軌跡半徑為R，由牛頓第二定律離子剛好從N板右側邊緣穿出時，由幾何關系：由以上各式得：當n=1時取最小值．
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