高考物理帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題復(fù)習(xí)題及答案解析-資料下載頁(yè)
2025-04-02 21:10本頁(yè)面
【正文】 在M板上方加上如圖乙所示的、垂直紙面的交變磁場(chǎng)，以方向垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正值，其值為B0，磁感應(yīng)強(qiáng)度為負(fù)值時(shí)大小為Bx，但Bx未知．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q（q0），不計(jì)重力的帶電粒子，從N金屬板中央A點(diǎn)由靜止釋放，t＝0時(shí)刻，粒子剛好從小孔O進(jìn)入上方磁場(chǎng)中，在t1時(shí)刻粒子第一次撞到左擋板P上，緊接著在t1＋t2時(shí)刻粒子撞到了右擋板Q上，然后粒子又從O點(diǎn)豎直向下返回平行金屬板間，接著再返回磁場(chǎng)做前面所述的運(yùn)動(dòng)．粒子與擋板碰撞前后電荷量不變，沿板面的分速度不變，垂直于板面的分速度大小不變、方向相反，不計(jì)碰撞的時(shí)間及磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感應(yīng)影響．圖中t1,t2未知，求：(1)粒子第一次從A到達(dá)O點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2) 粒子從O點(diǎn)第一次撞到左擋板P的時(shí)間t1的大?。?3)圖乙中磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx的大??；(4)兩金屬板M和N之間的距離d.【答案】（1）v＝（2）t1＝（3）Bx＝2B0（4）d＝，n＝0,1,2,3【解析】【分析】粒子在電場(chǎng)間做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理求出粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)的速度，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系得圓心角求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間，粒子在整個(gè)裝置中做周期性的往返運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系得半徑求出磁感應(yīng)強(qiáng)度Bx的大小，在t1～(t1＋t2)時(shí)間內(nèi)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由周期關(guān)系求出在金屬板M和N間往返時(shí)間，再求出金屬板M和N間的距離。解：(1) 解得(2)由得(3)由得，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑， 粒子在整個(gè)裝置中做周期性的往返運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示由圖易知： 解得 (４)在t1～(t1＋t2)時(shí)間內(nèi)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期 設(shè)粒子在金屬板M和N間往返時(shí)間為t，有且滿足： 聯(lián)立可得金屬板M和N間的距離：10．如圖甲所示，、為水平放置的間距的兩塊足夠大的平行金屬板，兩板間有場(chǎng)強(qiáng)為、電荷量均為，不計(jì)微粒間的相互作用及空氣阻力的影響，：（1）求從P點(diǎn)水平噴出的微粒打在極板時(shí)的水平位移x。（2）要使所有微粒從Ｐ點(diǎn)噴出后均做直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)將板間的電場(chǎng)調(diào)節(jié)為，求的大小和方向；在此情況下，從噴槍剛開始噴出微粒計(jì)時(shí)，求經(jīng)時(shí)兩板上有微粒擊中區(qū)域的面積和。（3）在滿足第（2）問(wèn)中的所有微粒從Ｐ點(diǎn)噴出后均做直線運(yùn)動(dòng)情況下，在兩板間加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。求板被微粒打中的區(qū)域長(zhǎng)度?！敬鸢浮浚?）1m；（2） m2（3）【解析】試題分析：（1）微粒在勻強(qiáng)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)，微粒的加速度:根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)： 運(yùn)動(dòng)的半徑：解得: x=1m（2）要使微粒做直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)應(yīng)反向，且有：故電場(chǎng)應(yīng)該調(diào)節(jié)為方向向下，大小為 經(jīng)時(shí)，微粒運(yùn)動(dòng)的位移極板上被微粒擊中區(qū)域?yàn)榘霃綖閞的圓，其中 （3）微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力： 豎直向下射出的微粒打在B板的左端恰好與B板相切,如圖甲所示： 當(dāng)粒子源和B板右邊擊中點(diǎn)距離為直徑時(shí)距離最遠(yuǎn)：如圖乙所示： 故B板被微粒打中的區(qū)域的長(zhǎng)度都為考點(diǎn)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).
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