高考物理帶電粒子在復(fù)合場中的運動解題技巧及練習題-資料下載頁
2025-04-02 21:14本頁面
【正文】 軌跡如圖所示，粒子出磁場區(qū)域后沿DT做勻速直線運動，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)強度B取最大值時的夾角為，當磁場最強時，R最小，最大設(shè)為由，⑾知，當B減小時，粒子離開磁場做勻速圓周運動的半徑也要增大，D點向b板靠近．Df與b板上表面的夾角越變越小，當后在板間幾乎沿著b板上表面運動，當Bm則有圖中可知，⑿⒀，⒁聯(lián)立⑾⑿⒀⒁，將B=Bm帶入解得⒂當B逐漸減小是，粒子做勻速圓周運動的半徑R，D點無線接近向b板上表面時，當粒子離開磁場后在板間幾乎沿著b板上表面運動而從T孔飛出板間區(qū)域，此時滿足題目要求，夾角趨近，既⒃故粒子飛出時與b板夾角的范圍是(17)說明：⑿⒀⒁⒂⒃(17)各1分考點：動能定理 牛頓第二定律 閉合電路歐姆定律14．如圖甲所示裝置由加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成，偏轉(zhuǎn)電場處在相距為d的兩塊水平放置的平行導(dǎo)體板之間，勻強磁場水平寬度為l，豎直寬度足夠大．大量電子(重力不計)由靜止開始，經(jīng)加速電場加速后，連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場．已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，加速電場的電壓為U1＝，這些電子通過兩板之間的時間為T；當偏轉(zhuǎn)電場加上如圖乙所示的周期為T、大小恒為U0的電壓時，所有電子均能通過電場，穿過磁場后打在豎直放置的熒光屏上．(1)求水平導(dǎo)體板的板長l0；(2)求電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的最大側(cè)向位移ym；(3)要使電子打在熒光屏上的速度方向斜向右下方，求磁感應(yīng)強度B的取值范圍．【來源】模擬仿真預(yù)測卷（一)2019《試吧大考卷》高中全程訓(xùn)練計劃?物理【答案】（1）3eU0T22md；（2）3eU0T28md；（3）U0T2ldB3U0T2ld【解析】【分析】（1）應(yīng)用動能定理求得電子經(jīng)加速獲得的速度，電子進入偏轉(zhuǎn)電場后水平方向做勻速直線運動，可求板長；（2）電子在t=2k+12T時進入電場，電子在偏轉(zhuǎn)電場中半個周期的時間內(nèi)做類平拋運動，偏轉(zhuǎn)最??；電子在t=kT時進入電場，偏轉(zhuǎn)最大且是最小偏轉(zhuǎn)的3倍；（3）電子打在熒光屏上的速度方向斜向右下方的臨界是電子垂直打在熒光屏上和電子軌跡與屏相切，據(jù)臨界時的半徑可求出對應(yīng)的臨界磁感應(yīng)強度?！驹斀狻?1)電子在電場中加速，由動能定理得eU1=12mv02，則 v0=3eU0T2md水平導(dǎo)體板的板長l0＝v0T=3eU0T22md(2)若電子在t=2k+12T時進入電場，電子在偏轉(zhuǎn)電場中半個周期的時間內(nèi)做類平拋運動半個周期的側(cè)向位移y1=12a(T2)2=12?eU0md?(T2)2=eU0T28md電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的最大側(cè)向位移ym＝3y1＝3eU0T28md(3)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度方向與水平方向夾角為θtanθ=vyv0=aT2v0=eU0T2mv0d=33 ，則θ=300電子進入磁場做勻速圓周運動，有evB=mv2R，其中v=v0cosθ垂直打在熒光屏上時圓周運動半徑為R1，R1sinθ＝l，此時B有最小值軌跡與屏相切時圓周運動半徑為R2，R2sinθ＋R2＝l，此時B有最大值聯(lián)立解得Bmin=U0T2ld，Bmax=3U0T2ld，故U0T2ldB3U0T2ld【點睛】所謂臨界問題是指一種物理過程或物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理過程或物理狀態(tài)的時候，存在著分界的現(xiàn)象，即所謂的臨界狀態(tài)，符合這個臨界狀態(tài)的條件即為臨界條件，滿足臨界條件的物理量稱為臨界值，在解答臨界問題時，就是要找出臨界狀態(tài)，分析臨界條件，求出臨界值．解決臨界問題，一般有兩種基本方法：（1）以定理、定律為依據(jù)，首先求出所研究問題的一般規(guī)律和一般解，然后分析、討論其特殊規(guī)律和特殊解．（2）直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界值，求解出所研究問題的規(guī)律和解．15．如圖所示，在第一象限內(nèi)存在勻強電場，電場方向與x軸成45176。角斜向左下，在第四象限內(nèi)有一勻強磁場區(qū)域，該區(qū)域是由一個半徑為R的半圓和一個長為2R、寬為的矩形組成，磁場的方向垂直紙面向里．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力忽略不計)以速度v從Q(0，3R)點垂直電場方向射入電場，恰在P(R，0)點進入磁場區(qū)域．(1)求電場強度大小及粒子經(jīng)過P點時的速度大小和方向；(2)為使粒子從AC邊界射出磁場，磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足什么條件；(3)為使粒子射出磁場區(qū)域后不會進入電場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強度應(yīng)不大于多少?【來源】【市級聯(lián)考】山東省泰安市2019屆高三第二次模擬考試理綜物理試題【答案】(1) ；，速度方向沿y軸負方向(2)(3)【解析】【分析】【詳解】（1）在電場中，粒子沿初速度方向做勻速運動沿電場力方向做勻加速運動，加速度為a設(shè)粒子出電場時沿初速度和沿電場力方向分運動的速度大小分別為、合速度、聯(lián)立可得進入磁場的速度，速度方向沿y軸負方向（2）由左手定則判定，粒子向右偏轉(zhuǎn)，當粒子從A點射出時，運動半徑由得當粒子從C點射出時，由勾股定理得解得由得根據(jù)粒子在磁場中運動半徑隨磁場減弱而增大，可以判斷，當時，粒子從AC邊界射出（3）為使粒子不再回到電場區(qū)域，需粒子在CD區(qū)域穿出磁場，設(shè)出磁場時速度方向平行于x軸，其半徑為，由幾何關(guān)系得解得由得磁感應(yīng)強度小于，運轉(zhuǎn)半徑更大，出磁場時速度方向偏向x軸下方，便不會回到電場中
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