高考物理帶電粒子在無邊界勻強(qiáng)磁場中運動專題訓(xùn)練答案及解析-資料下載頁
2025-04-02 21:45本頁面
【正文】 ：B′=2．4B考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動13．如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，SS2為板上正對的小孔，N板右側(cè)有兩個寬度均為d的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于紙面向里和向外，磁場區(qū)域右側(cè)有一個熒光屏，取屏上與SS2共線的O點為原點，向下為正方向建立x軸．板左側(cè)電子槍發(fā)射出的熱電子經(jīng)小孔S1進(jìn)入兩板間，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度可以忽略．求：（1）當(dāng)兩板間電勢差為U0時，求從小孔S2射出的電子的速度v0；（2）兩金屬板間電勢差U在什么范圍內(nèi)，電子不能穿過磁場區(qū)域而打到熒光屏上；（3）電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間電勢差U的函數(shù)關(guān)系．【答案】（1）（3）【解析】【詳解】（1）根據(jù)動能定理，得：解得：（2）欲使電子不能穿過磁場區(qū)域而打在熒光屏上，應(yīng)有r＜d而：，由此即可解得：（3）若電子在磁場區(qū)域做圓周運動的軌道半徑為r，穿過磁場區(qū)域打在熒光屏上的位置坐標(biāo)為x，則由軌跡圖可得：，注意到：和：所以，電子打到熒光屏上的位置坐標(biāo)x和金屬板間電勢差U的函數(shù)關(guān)系為：14．如圖所示，真空中區(qū)域I存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域II存在水平向右的勻強(qiáng)電場，磁場和電場寬度均為d且長度足夠長，圖中虛線是磁場與電場的分界線，Q為涂有熒光物質(zhì)的熒光板，電子打在Q板上能產(chǎn)生亮斑?，F(xiàn)有一束電子從A處的小孔以速度 v0連續(xù)不斷地射入磁場，入射方向平行紙面且與P板成300夾角。已知電子質(zhì)量為m，電荷量大小為e，區(qū)域II的電場強(qiáng)度，不計重力和電子間的相互作用力，求：(1)若電子垂直打在Q板上，I區(qū)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1大小和電子到達(dá)Q板的速度。(2)逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B1為保證Q板上出現(xiàn)亮斑，所加磁感應(yīng)強(qiáng)度B昀最大值?！敬鸢浮浚?）；；（2）I區(qū)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為【解析】【詳解】（1）電子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得，可解得若電子垂直打在Q板上，出磁場時須與磁場的右邊界垂直，如圖所示，由幾何關(guān)系得r1cos30176。=d，可解得 故I區(qū)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 電子在電場中做勻減速直線運動，由動能定理得，解得（2）電子在電場中運動過程，由動能定理得 ，解得若電子恰好打在Q板上，說明速度的方向剛好與Q板平行，設(shè)電子進(jìn)入電場時速度方向與虛線邊界間的夾角為θ，v0cosθ=v，解得θ=60176。在磁場中，由幾何關(guān)系知 r2cos30176。+r2cos60176。=d，得，此時 故I區(qū)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值為 15．如圖甲所示,、Q垂直于y軸且關(guān)于J軸對稱放置,極板長度和極板間距均為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,穿越過程可認(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)已知射入磁場的粒子恰好全部不再返回板間,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少?所有帶電粒子中,從粒子源發(fā)射到離開磁場的最短時間是多少?【答案】（1）（2）（3） 【解析】試題分析：粒子在電場中做類平拋運動，由題意可知，粒子的運動情況，根據(jù)運動的合成與分解可求得的加電壓的峰值；粒子在磁場中做圓周運動，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時間最短，則由運動過程可求得各段內(nèi)所經(jīng)歷的時間，則可求得總時間（1）所加掃描電壓達(dá)到峰值時，粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)位移為，粒子在電場中做類平拋運動，運動加速度為，時間為 在電場中的偏轉(zhuǎn)位移 故所加掃描電壓的峰值為 （2）設(shè)粒子從電場射出時的速度偏轉(zhuǎn)角為θ，射入磁場時的速度為 粒子在磁場中做圓周運動時，洛倫茲力提供向心力 粒子在磁場中射入與射出點間的距離為 聯(lián)立解得，即所有粒子在磁場中射入與射出點間距離相同 依題意，從下邊緣射出電場的粒子在磁場中做圓周運動后剛好到達(dá)電場上邊緣，即，故勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 從電場上邊緣射出的粒子整個過程運動時間最短， 粒子速度偏轉(zhuǎn)角正切值，故 粒子在電場中運動的時間為 粒子在磁場中運動的最短時間為 故帶電粒子從發(fā)射到離開磁場的最短時間是點睛：本題考查帶電粒子在電場和磁場中的運動規(guī)律，要注意認(rèn)真審題，明確題意才能正確分析物理過程，進(jìn)而確定正確的物理規(guī)律求解！如本題中明確說明通過時間極短，粒子通過時電場不變，故粒子即可不同電壓下進(jìn)行加速．
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