高考物理帶電粒子在無(wú)邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)及其解題技巧及練習(xí)題(含答案)-資料下載頁(yè)
2025-04-02 21:14本頁(yè)面
【正文】 原點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0，方向：與x軸正方向夾45176。斜向下；（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的所有可能取值： n＝3……；（3）粒子從出發(fā)直至到達(dá)P點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間的所有可能取值： k＝3……或 n＝3……?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：2a＝v0t，豎直方向： ，解得：vy＝v0，tanθ＝＝1，θ＝45176。，粒子穿過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度：；（2）粒子在第四象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得： ，粒子能過(guò)P點(diǎn)，由幾何知識(shí)得：L＝nrcos45176。 n＝3……，解得： n＝3……；（3）設(shè)粒子在第二象限運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，則：t1＝；粒子在第四、第一象限內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期：，粒子在下方磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡為1/4圓弧，在上方磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡為3/4圓弧，若粒子經(jīng)下方磁場(chǎng)直接到達(dá)P點(diǎn)，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t2＝T1，若粒子經(jīng)過(guò)下方磁場(chǎng)與上方磁場(chǎng)到達(dá)P點(diǎn)，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t2＝T1+T2，若粒子兩次經(jīng)過(guò)下方磁場(chǎng)一次經(jīng)過(guò)上方磁場(chǎng)到達(dá)P點(diǎn)：t2＝2T1+T2，若粒子兩次經(jīng)過(guò)下方磁場(chǎng)、兩次經(jīng)過(guò)上方磁場(chǎng)到達(dá)P點(diǎn)：t2＝2T1+2T2，…………則 k＝3……或 n＝3……粒子從出發(fā)到P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的時(shí)間：t＝t1+t2，解得： k＝3……或 n＝3……；14．如圖所示，地面某處有一粒子發(fā)射器K（發(fā)射器尺寸忽略不計(jì)），可以豎直向上發(fā)射速度為v的電子；發(fā)射器右側(cè)距離為d處有一傾角為60176。的斜坡，坡面長(zhǎng)度為d并鋪有熒光板（電子打到熒光板上時(shí)可使熒光板發(fā)光），坡面頂端處安裝有粒子接收器P（接收器尺寸忽略不計(jì)），且KQPM在同一豎直平面內(nèi)。設(shè)電子質(zhì)量為m，帶電量為e，重力不計(jì)。求：（1）為使電子從發(fā)射器K出來(lái)后可運(yùn)動(dòng)至接收器P，可在電子運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)加上水平方向的電場(chǎng)，求該電場(chǎng)強(qiáng)度E。（2）若在電子運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)加上垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；同時(shí)調(diào)節(jié)粒子的發(fā)射速度，使其滿足v0≤v≤2v0．試討論v0取不同值時(shí)，斜面上熒光板發(fā)光長(zhǎng)度L的大小。【答案】（1）為使電子從發(fā)射器K出來(lái)后可運(yùn)動(dòng)至接收器P，可在電子運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)加上水平方向的電場(chǎng)，該電場(chǎng)強(qiáng)度E為；（2）當(dāng)或時(shí)，L為0；當(dāng)時(shí)，L為；當(dāng)時(shí)，L為；當(dāng)rmax≥2d（或rmin≥d）時(shí)， ，則L＝0【解析】【詳解】（1）電場(chǎng)方向水平向左，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則水平方向有： 豎直方向有：dsin60176。＝vt聯(lián)立可得： （2）根據(jù)，有 ，即：rmax＝2rmin，分類討論如下：第一，當(dāng)（或）時(shí)， ，則L＝0第二，當(dāng)（或）時(shí)，如圖所示有： ，解得： 第三，當(dāng)d≤rmax＜2d（或）時(shí)，由上圖所示可知，解得： 第四，當(dāng)rmax≥2d（或rmin≥d）時(shí)， ，則L＝0.15．如圖甲所示,、Q垂直于y軸且關(guān)于J軸對(duì)稱放置,極板長(zhǎng)度和極板間距均為l,第一、,已知粒子的質(zhì)量為m、電荷量為十q、速度為v0、(不考慮極板邊緣的影響)時(shí),穿越過(guò)程可認(rèn)為板間電壓不變。不考慮粒子間的相互作用.(1)求掃描電壓的峰值U0的大小.(2)已知射入磁場(chǎng)的粒子恰好全部不再返回板間,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少?所有帶電粒子中,從粒子源發(fā)射到離開磁場(chǎng)的最短時(shí)間是多少?【答案】（1）（2）（3） 【解析】試題分析：粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，由題意可知，粒子的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解可求得的加電壓的峰值；粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛侖茲力充當(dāng)向心力以及幾何關(guān)系可求得磁感應(yīng)強(qiáng)度；粒子從上邊緣飛出時(shí)時(shí)間最短，則由運(yùn)動(dòng)過(guò)程可求得各段內(nèi)所經(jīng)歷的時(shí)間，則可求得總時(shí)間（1）所加掃描電壓達(dá)到峰值時(shí)，粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)位移為，粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)加速度為，時(shí)間為 在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)位移 故所加掃描電壓的峰值為 （2）設(shè)粒子從電場(chǎng)射出時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角為θ，射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為 粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力 粒子在磁場(chǎng)中射入與射出點(diǎn)間的距離為 聯(lián)立解得，即所有粒子在磁場(chǎng)中射入與射出點(diǎn)間距離相同 依題意，從下邊緣射出電場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)后剛好到達(dá)電場(chǎng)上邊緣，即，故勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 從電場(chǎng)上邊緣射出的粒子整個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短， 粒子速度偏轉(zhuǎn)角正切值，故 粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為 故帶電粒子從發(fā)射到離開磁場(chǎng)的最短時(shí)間是點(diǎn)睛：本題考查帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要注意認(rèn)真審題，明確題意才能正確分析物理過(guò)程，進(jìn)而確定正確的物理規(guī)律求解！如本題中明確說(shuō)明通過(guò)時(shí)間極短，粒子通過(guò)時(shí)電場(chǎng)不變，故粒子即可不同電壓下進(jìn)行加速．
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