高考物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)的基本方法技巧及練習(xí)題及練習(xí)題-資料下載頁
2025-04-02 21:10本頁面
【正文】 勢E0和板間的電壓為U，有④板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場為E，粒子進(jìn)入板間時(shí)有水平方向的初速度v0，在板間受到豎直方向的重力和電場力作用而做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，加速度為a，有⑤當(dāng)開關(guān)S接“1”時(shí)，粒子在電場中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其加速度為⑥再由，⑦⑧當(dāng)開關(guān)S接“2”時(shí)，由閉合電路歐姆定律知⑨聯(lián)立①④⑤⑥⑦⑧⑨解得，⑩說明：④⑤⑥⑦⑧⑨⑩各1分（3）由題意分析知，此時(shí)在板間運(yùn)動(dòng)的粒子重力和電場力平衡．當(dāng)粒子從k進(jìn)入兩板間后，立即進(jìn)入磁場物體在電磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離開磁場后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故分析帶電粒子的磁場如圖所示，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子出磁場區(qū)域后沿DT做勻速直線運(yùn)動(dòng)，DT與b板上表面的夾角為，Df與b板上表面即為題中所求，設(shè)粒子與板間的夾角最大，設(shè)為，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B取最大值時(shí)的夾角為，當(dāng)磁場最強(qiáng)時(shí)，R最小，最大設(shè)為由，⑾知，當(dāng)B減小時(shí)，粒子離開磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也要增大，D點(diǎn)向b板靠近．Df與b板上表面的夾角越變越小，當(dāng)后在板間幾乎沿著b板上表面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Bm則有圖中可知，⑿⒀，⒁聯(lián)立⑾⑿⒀⒁，將B=Bm帶入解得⒂當(dāng)B逐漸減小是，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R，D點(diǎn)無線接近向b板上表面時(shí)，當(dāng)粒子離開磁場后在板間幾乎沿著b板上表面運(yùn)動(dòng)而從T孔飛出板間區(qū)域，此時(shí)滿足題目要求，夾角趨近，既⒃故粒子飛出時(shí)與b板夾角的范圍是(17)說明：⑿⒀⒁⒂⒃(17)各1分考點(diǎn)：動(dòng)能定理 牛頓第二定律 閉合電路歐姆定律14．在如圖所示的豎直平面內(nèi),水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r=m的光滑圓弧軌道分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),GH與水平面的夾角θ=37176。．過G點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=。過D點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,電場強(qiáng)度E=1104N/C．小物體P1質(zhì)量m=2103kg、電荷量q=+8106C,受到水平向右的推力F=103N的作用,沿CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)D點(diǎn)后撤去推力．當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點(diǎn)時(shí),不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放,經(jīng)過時(shí)間t=．P1和P2與軌道CD、GH間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=,取g=10m/s2,sin37176。=,cos37176。=,物體電荷量保持不變,不計(jì)空氣阻力．求: (1)小物體P1在水平軌道CD上運(yùn)動(dòng)速度v的大小。(2)傾斜軌道GH的長度s．【來源】【全國百強(qiáng)校】2017屆浙江省溫州中學(xué)高三3月高考模擬物理試卷（帶解析)【答案】（1）4m/s（2）【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)小物體P1在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v，受到水平外力F，重力mg，支持力N，豎直向上的洛倫茲力F1，滑動(dòng)摩擦力f則F1=qvB①，②勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體處于平衡狀態(tài)；③解得m/s④說明：①③各1分，②④各2分(2)設(shè)物體P1在G點(diǎn)的速度為，由于洛倫茲力不做功由動(dòng)能定理知⑤解得速度m/s小物體P1在GH上運(yùn)動(dòng)受到水平向右的電場力qE，重力mg，垂直斜面支持力N1，沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力f1設(shè)加速度為由牛頓第二定律有，⑥解得m/s2小物體P1在GH上勻加速向上運(yùn)動(dòng)=⑦小物體P2在GH上運(yùn)動(dòng)受到重力m2g，垂直斜面支持力N2，沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力f2，加速度為則⑧解得m/s2小物體P2在GH上勻加速向下運(yùn)動(dòng)=⑨故軌道長⑩所以s= ⑾15．如圖所示，虛線MN沿豎直方向，其左側(cè)區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場（圖中未畫出）和方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，虛線MN的右側(cè)區(qū)域有方向水平向右的勻強(qiáng)電場．水平線段AP與MN相交于O點(diǎn)．在A點(diǎn)有一質(zhì)量為m，電量為+q的帶電質(zhì)點(diǎn)，以大小為v0的速度在左側(cè)區(qū)域垂直磁場方向射入，恰好在左側(cè)區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知A與O點(diǎn)間的距離為，虛線MN右側(cè)電場強(qiáng)度為，重力加速度為g．求：（1）MN左側(cè)區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向；（2）帶電質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的入射方向與AO間的夾角為多大時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在磁場中剛好運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，并畫出帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡；（3）帶電質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)進(jìn)入虛線MN右側(cè)區(qū)域后運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小vp．【來源】【市級聯(lián)考】四川省瀘州市2019屆高三第二次教學(xué)質(zhì)量診斷性考試?yán)砭C物理試題【答案】（1），方向豎直向上；（2）；（3）．【解析】【詳解】（1）質(zhì)點(diǎn)在左側(cè)區(qū)域受重力、電場力和洛倫茲力作用，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)可得：重力和電場力等大反向，洛倫茲力做向心力；所以，電場力qE=mg，方向豎直向上；所以MN左側(cè)區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度，方向豎直向上；（2）質(zhì)點(diǎn)在左側(cè)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力做向心力，故有：，所以軌道半徑；質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過A、O兩點(diǎn)，故質(zhì)點(diǎn)在左側(cè)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在AO的垂直平分線上，且質(zhì)點(diǎn)從A運(yùn)動(dòng)到O的過程O點(diǎn)為最右側(cè)；所以，粒子從A到O的運(yùn)動(dòng)軌跡為劣弧；又有；根據(jù)幾何關(guān)系可得：帶電質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的入射方向與AO間的夾角；根據(jù)左手定則可得：質(zhì)點(diǎn)做逆時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)，故帶電質(zhì)點(diǎn)在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示：；（3）根據(jù)質(zhì)點(diǎn)在左側(cè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系可得：質(zhì)點(diǎn)在O點(diǎn)的豎直分速度，水平分速度；質(zhì)點(diǎn)從O運(yùn)動(dòng)到P的過程受重力和電場力作用，故水平、豎直方向都做勻變速運(yùn)動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，故豎直位移為零，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間；所以質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的豎直分速度，水平分速度；所以帶電質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)進(jìn)入虛線MN右側(cè)區(qū)域后運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度；
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