河北省臨漳縣第一中學(xué)高中物理帶電粒子在磁場中的運(yùn)動壓軸題易錯題-資料下載頁
2025-04-01 22:58本頁面
【正文】 m，電荷量為e．金屬板右側(cè)有兩個磁感應(yīng)強(qiáng)度大小始終相等，方向分別垂直于紙面向外和向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，兩磁場的寬 度均為d．磁場邊界與水平金屬板垂直，左邊界緊靠金屬板右側(cè)，距磁場右邊界d處有一個熒光屏．過電子源S作熒光屏的垂線，垂足為O．以O(shè)為原點，豎直向下為正方向，建立y軸．現(xiàn)在y，N兩板間加上圖示電壓，使電子沿SO方向射入板間后，恰好能夠從金屬板右側(cè)邊緣射出．進(jìn)入磁場．(不考慮電子重力和阻力)(1)電子進(jìn)人磁場時的速度v；(2)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，使電子能打到熒光屏上，求①磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度口大小的范圍；②電子打到熒光屏上位置坐標(biāo)的范圍．【答案】（1），方向與水平方向成45176。 （2）①，②【解析】試題分析：（1）電子在MN間只受電場力作用，從金屬板的右側(cè)下邊沿射出，有（1分）（1分）（1分）（1分）解得（1分）速度偏向角（1分）（1分）（2）電子恰能（或恰不能）打在熒光屏上，有磁感應(yīng)強(qiáng)度的臨界值，此時電子在磁場中作圓周運(yùn)動的半徑為R（2分）又有（2分）由⑦⑧解得：（1分）磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，電子越不能穿出磁場，所以取磁感應(yīng)強(qiáng)度時電子能打在熒光屏上（得不扣分）． （1分）如圖所示，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為時，打在熒光屏的最高處，由對稱性可知，電子在磁場右側(cè)的出射時速度方向與進(jìn)入磁場的方向相同，即． （1分）出射點位置到SO連線的垂直距離（1分）電子移開磁場后做勻速直線運(yùn)動，則電子打在熒光屏的位置坐標(biāo)（1分）解得（1分）當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時，電子離開電場后做直線運(yùn)動，打在熒光屏的最低點，其坐標(biāo)為（1分）電子穿出磁場后打在熒光民屏上的位置坐標(biāo)范圍為：到（2分）考點：帶電粒子在磁場中受力運(yùn)動．10．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(dá)x軸，并且速度垂直于x軸經(jīng)過C點，C與原點O的距離為3L．第二次到達(dá)x軸時經(jīng)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(jié)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(qiáng)度E0的大小和方向；（3）粒子在時到達(dá)M點，求M點坐標(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時剛在第四象限做完半個圓周運(yùn)動，x=9L 14粒子在電場中減速運(yùn)動的時間為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點的坐標(biāo)為（9L，） 17考點：帶電粒子在電場及在磁場中的運(yùn)動.
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