高考物理帶電粒子在磁場中的運動答題技巧及練習(xí)題(含答案)-資料下載頁
2025-04-02 21:26本頁面
【正文】 場應(yīng)反向，且有：故電場應(yīng)該調(diào)節(jié)為方向向下，大小為 經(jīng)時，微粒運動的位移極板上被微粒擊中區(qū)域為半徑為r的圓，其中 （3）微粒做勻速圓周運動，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板右邊擊中點距離為直徑時距離最遠(yuǎn)：如圖乙所示： 故B板被微粒打中的區(qū)域的長度都為考點：帶電粒子在復(fù)合場中的運動；帶電粒子在勻強磁場中的運動.13．如圖所示，直徑分別為D和2D的同心圓處于同一豎直面內(nèi)，O為圓心，GH為大圓的水平直徑。兩圓之間的環(huán)形區(qū)域(Ⅰ區(qū))和小圓內(nèi)部(Ⅱ區(qū))均存在垂直圓面向里的勻強磁場．間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強電場，上極板開有一小孔．一質(zhì)量為m、電量為＋q的粒子由小孔下方處靜止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度v射出電場，由H點緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場。不計粒子的重力。(1)求極板間電場強度的大?。?2)若粒子運動軌跡與小圓相切，求Ⅰ區(qū)磁感應(yīng)強度的大小；(3)若Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強度的大小分別為、,粒子運動一段時間后再次經(jīng)過H點，求這段時間粒子運動的路程．【答案】（1）（2）或（3）【解析】【分析】【詳解】(1)粒子在電場中，根據(jù)動能定理，解得(2)若粒子的運動軌跡與小圓相切，則當(dāng)內(nèi)切時，半徑為由，解得則當(dāng)外切時，半徑為由，解得(2)若Ⅰ區(qū)域的磁感應(yīng)強度為，則粒子運動的半徑為；Ⅱ區(qū)域的磁感應(yīng)強度為，則粒子運動的半徑為；設(shè)粒子在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)做圓周運動的周期分別為TT2，由運動公式可得：；據(jù)題意分析，粒子兩次與大圓相切的時間間隔內(nèi)，運動軌跡如圖所示，根據(jù)對稱性可知，Ⅰ區(qū)兩段圓弧所對的圓心角相同，設(shè)為，Ⅱ區(qū)內(nèi)圓弧所對圓心角為，圓弧和大圓的兩個切點與圓心O連線間的夾角設(shè)為，由幾何關(guān)系可得：；；粒子重復(fù)上述交替運動回到H點，軌跡如圖所示，設(shè)粒子在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)做圓周運動的時間分別為tt2，可得：；設(shè)粒子運動的路程為s，由運動公式可知：s=v(t1+t2)聯(lián)立上述各式可得：s=14．如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B．磁場中的水平絕緣薄板與磁場的左、右邊界分別垂直相交于M、N，MN=L，粒子打到板上時會被反彈（碰撞時間極短），反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反．質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子速度一定，可以從左邊界的不同位置水平射入磁場，在磁場中做圓周運動的半徑為d，且dL，粒子重力不計，電荷量保持不變．（1）求粒子運動速度的大小v；（2）欲使粒子從磁場右邊界射出，求入射點到M的最大距離dm；（3）從P點射入的粒子最終從Q點射出磁場，PM=d，QN=，求粒子從P到Q的運動時間t．【答案】（1）；（2）；（3）， ， 【解析】【分析】【詳解】（1）粒子在磁場中做勻速圓周運動由洛倫茲力提供向心力有：，解得： 由題可得： 解得；（2）如圖所示，粒子碰撞后的運動軌跡恰好與磁場左邊界相切由幾何關(guān)系得dm=d（1+sin60176。）解得（3）粒子的運動周期設(shè)粒子最后一次碰撞到射出磁場的時間為t39。，則，粒子斜向上射出磁場解得，粒子斜向下射出磁場解得．15．如圖，ABCD是邊長為的正方形．質(zhì)量為、電荷量為的電子以大小為的初速度沿紙面垂直于BC邊射入正方形區(qū)域．在正方形內(nèi)適當(dāng)區(qū)域中有勻強磁場．電子從BC邊上的任意點入射，都只能從A點射出磁場．不計重力，求：（1）此勻強磁場區(qū)域中磁感應(yīng)強度的方向和大??；（2）此勻強磁場區(qū)域的最小面積．【答案】見解析【解析】（1）設(shè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小為B．令圓弧是自C點垂直于BC入射的電子在磁場中的運行軌道．電子所受到的磁場的作用力應(yīng)指向圓弧的圓心，因而磁場的方向應(yīng)垂直于紙面向外．圓弧的圓心在CB邊或其延長線上．依題意，圓心在A、C連線的中垂線上，故B 點即為圓心，圓半徑為按照牛頓定律有聯(lián)立①②式得（2）由（1）中決定的磁感應(yīng)強度的方向和大小，可知自點垂直于入射電子在A點沿DA方向射出，且自BC邊上其它點垂直于入射的電子的運動軌道只能在BAEC區(qū)域中．因而，圓弧是所求的最小磁場區(qū)域的一個邊界．為了決定該磁場區(qū)域的另一邊界，我們來考察射中A點的電子的速度方向與BA的延長線交角為（不妨設(shè)）的情形．該電子的運動軌跡如右圖所示．圖中，圓的圓心為O，pq垂直于BC邊，由③式知，圓弧的半徑仍為，在D為原點、DC為x軸，AD為軸的坐標(biāo)系中，P點的坐標(biāo)為這意味著，在范圍內(nèi)，p點形成以D為圓心、為半徑的四分之一圓周，它是電子做直線運動和圓周運動的分界線，構(gòu)成所求磁場區(qū)域的另一邊界．因此，所求的最小勻強磁場區(qū)域時分別以和為圓心、為半徑的兩個四分之一圓周和所圍成的，其面積為
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1