高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題提高題專題含答案-資料下載頁(yè)
2025-04-02 21:53本頁(yè)面
【正文】 解得：，則粒子速度方向與電場(chǎng)垂直解得：9．如圖所示，空間存在著方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直于紙面向內(nèi)、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球Q靜置在光滑絕緣的水平高臺(tái)邊緣，另一質(zhì)量為m、不帶電的絕緣小球P以水平初速度v0向Q運(yùn)動(dòng)，兩小球P、Q可視為質(zhì)點(diǎn)，正碰過程中沒有機(jī)械能損失且電荷量不發(fā)生轉(zhuǎn)移．已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，水平臺(tái)面距地面高度，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．（1）求P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后小球Q的速度大?。唬?）P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后，經(jīng)過多少時(shí)間小球P落地？落地點(diǎn)與平臺(tái)邊緣間的水平距離多大？（3）若撤去勻強(qiáng)電場(chǎng)，并將小球Q重新放在平臺(tái)邊緣、小球P仍以水平初速度向Q運(yùn)動(dòng)，小球Q的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示（平臺(tái)足夠高，小球Q不與地面相撞）．求小球Q在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度和第一次下降的最大距離H．【來(lái)源】2019年湖北省黃岡中學(xué)高考三模物理試題【答案】（1）（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球P、Q首次發(fā)生彈性碰撞時(shí)，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，得：聯(lián)立解得（2）對(duì)于小球Q，由于，故Q球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，則經(jīng)過一個(gè)周期的時(shí)間小球P、Q再次發(fā)生彈性碰撞，由（1）可知碰后小球P離開平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則有，代入數(shù)據(jù)，得：故P與Q首次發(fā)生碰撞后到落地，經(jīng)過的時(shí)間落地點(diǎn)與平臺(tái)邊緣的水平距離（3）PQ相碰后，Q球速度vQ=v0，碰撞后Q球開始運(yùn)動(dòng)至Q球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)Q球有最大速度，故從碰撞后Q球開始運(yùn)動(dòng)至Q球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)過程，對(duì)Q球由動(dòng)量定理得：即又由動(dòng)能定理可得，解得：10．如圖所示，A、B兩水平放置的金屬板板間電壓為U(U的大小、板間的場(chǎng)強(qiáng)方向均可調(diào)節(jié))，在靠近A板的S點(diǎn)處有一粒子源能釋放初速度為零的不同種帶電粒子，這些粒子經(jīng)A、B板間的電場(chǎng)加速后從B板上的小孔豎直向上飛出，進(jìn)入豎直放置的C、D板間，C、D板間存在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向水平向右，大小為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向水平向里，大小為B1。其中一些粒子能沿圖中虛線做直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)上方豎直圓上的a點(diǎn)，圓內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。其中S、a、圓心O點(diǎn)在同一豎直線上。不計(jì)粒子的重力和粒子之間的作用力。求：(1)能到達(dá)a點(diǎn)的粒子速度v的大??；(2)若e、f兩粒子帶不同種電荷，它們的比荷之比為1︰3，都能到達(dá)a點(diǎn)，則對(duì)應(yīng)A、B兩金屬板間的加速電壓U1︰U2的絕對(duì)值大小為多大；(3)在滿足(2)中的條件下，若e粒子的比荷為k，e、f兩粒子在磁場(chǎng)圓中射出的兩位置恰好在圓形磁場(chǎng)的同一條直徑上，則兩粒子在磁場(chǎng)圓中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差△t為多少?【來(lái)源】河南省名校聯(lián)盟2019屆年高三第五次（3月份)調(diào)研考試?yán)砜凭C合物理試題【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【詳解】解：(1)能達(dá)到a點(diǎn)的粒子速度設(shè)為v，說(shuō)明在C、D板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：解得：(2)由題意得e、f兩粒子經(jīng)A、B板間的電壓加速后，速度都應(yīng)該為v，根據(jù)動(dòng)能定理得：它們的比荷之比：得出：(3)設(shè)磁場(chǎng)圓的半徑為R，e、f粒子進(jìn)入磁場(chǎng)圓做圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)e粒子：對(duì)f粒子：解得：e、f兩粒子在磁場(chǎng)圓中射出的兩位置恰好在同一條直徑上，說(shuō)明兩粒子的偏轉(zhuǎn)角之和為， e、f兩粒子的軌跡圖如圖所示，由幾何關(guān)系有：聯(lián)立解得：，e、f兩粒子進(jìn)入磁場(chǎng)圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期滿足：在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差為：
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