【物理】物理帶電粒子在磁場中的運(yùn)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(yùn)動的水平位移的中點(diǎn)：則由幾何關(guān)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(shè)粒子進(jìn)磁場時(shí)的軌跡與磁場邊界交點(diǎn)為C，由于粒子出磁場時(shí)方向沿y軸負(fù)方向，因此粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心在點(diǎn)，連接和C點(diǎn)，交x軸與D點(diǎn)，做垂直x軸，垂直為F．由幾何關(guān)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(yùn)動的半徑為粒子出電場時(shí)速度沿y軸負(fù)方向的分速度因此粒子進(jìn)磁場時(shí)的速度為粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動有解得點(diǎn)睛：本題考查了粒子在電場與磁場中的運(yùn)動，分析清楚 粒子運(yùn)動過程、作出粒子運(yùn)動軌跡是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用類平拋運(yùn)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=B0，在x軸下方有交替分布的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)電場平行于y軸，勻強(qiáng)磁場B2=2B0垂直于xOy平面，圖象如圖所示．一質(zhì)量為m，電量為q的粒子在時(shí)刻沿著與y軸正方向成60176。角方向從A點(diǎn)射入磁場，時(shí)第一次到達(dá)x軸，并且速度垂直于x軸經(jīng)過C點(diǎn)，C與原點(diǎn)O的距離為3L．第二次到達(dá)x軸時(shí)經(jīng)過x軸上的D點(diǎn)，D與原點(diǎn)O的距離為4L．（不計(jì)粒子重力，電場和磁場互不影響，結(jié)果用B0、m、q、L表示）（1）求此粒子從A點(diǎn)射出時(shí)的速度υ0；（2）求電場強(qiáng)度E0的大小和方向；（3）粒子在時(shí)到達(dá)M點(diǎn)，求M點(diǎn)坐標(biāo)．【答案】（1） （2） （3）（9L，）【解析】試題分析：（1）設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R1，由牛頓第二定律得①根據(jù)題意由幾何關(guān)系可得②聯(lián)立①②得③（2）粒子在第一象限磁場中運(yùn)動的周期設(shè)為T1，可得④粒子在第四象限磁場中運(yùn)動的周期設(shè)為T2，可得⑤根據(jù)題意由幾何關(guān)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(yùn)動半個(gè)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(yùn)動，qE=ma 1112綜上解得13（3）由題意知，粒子在8 t0時(shí)剛在第四象限做完半個(gè)圓周運(yùn)動，x=9L 14粒子在電場中減速運(yùn)動的時(shí)間為t0，由運(yùn)動學(xué)公式可得15聯(lián)立③ ⑨⑩1112可解得16聯(lián)立可得M點(diǎn)的坐標(biāo)為（9L，） 17考點(diǎn)：帶電粒子在電場及在磁場中的運(yùn)動.14．如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)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(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P（0，h）點(diǎn)，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(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限，又經(jīng)過磁場從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限，且速度與y軸負(fù)方向成45176。角，不計(jì)粒子所受的重力。求：（1）電場強(qiáng)度E的大??；（2）粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；（3）abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shè)粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)間為t，則有x=v0t=2h， qE=ma，聯(lián)立以上各式可得 ；（2）粒子達(dá)到a點(diǎn)時(shí)沿負(fù)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(yùn)動時(shí)，有 ，當(dāng)粒子從b點(diǎn)射出時(shí)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為最小值，此時(shí)有 ，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值15．飛行時(shí)間質(zhì)譜儀可以對氣體分子進(jìn)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(jīng)激光照射產(chǎn)生不同價(jià)位的正離子，自a板小孔進(jìn)入a、b間的加速電場，從b板小孔射出，沿中線方向進(jìn)入M、N板間的偏轉(zhuǎn)控制區(qū)，到達(dá)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(jì)離子重力及進(jìn)入a板時(shí)的初速度．（1）當(dāng)a、b間的電壓為時(shí)，在M、N間加上適當(dāng)?shù)碾妷?，使離子到達(dá)探測器．請導(dǎo)出離子的全部飛行時(shí)間與比荷K（）的關(guān)系式．（2）去掉偏轉(zhuǎn)電壓，在M、N間區(qū)域加上垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，若進(jìn)入a、b間所有離子質(zhì)量均為m，要使所有的離子均能通過控制區(qū)從右側(cè)飛出，a、b間的加速電壓至少為多少？【答案】（1）離子到達(dá)探測器的時(shí)間（2）【解析】思路點(diǎn)撥（1）帶電粒子先在電場中加速，然后經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)，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(shí)間．在偏轉(zhuǎn)電場中沿水平方向做勻速運(yùn)動，因此可以表示出時(shí)間，這樣就可以得出總時(shí)間與比荷的關(guān)系．（2）當(dāng)加上磁場時(shí)，經(jīng)過找圓心、求半徑以及幾何關(guān)系可以求得電壓．（1）由動能定理：n價(jià)正離子在a、b間的加速度在a、b間運(yùn)動的時(shí)間在MN間運(yùn)動的時(shí)間離子到達(dá)探測器的時(shí)間（2）假定n價(jià)正離子在磁場中向N板偏轉(zhuǎn)，洛侖茲力充當(dāng)向心力，設(shè)軌跡半徑為R，由牛頓第二定律離子剛好從N板右側(cè)邊緣穿出時(shí)，由幾何關(guān)系：由以上各式得：當(dāng)n=1時(shí)取最小值．
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