高考物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)技巧小結(jié)及練習(xí)題-資料下載頁(yè)
2025-04-02 21:54本頁(yè)面
【正文】 （1）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為：粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何知識(shí)得：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：解得：；（2）粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的豎直分速度為：vy=vsin45176。=v0=，解得，粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：；粒子在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)的周期為： ；粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角我：θ=45176。，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：，粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到穿出磁場(chǎng)的總時(shí)間為：14．如圖所示，圓心為O、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域右側(cè)有一寬度也為R足夠長(zhǎng)區(qū)域Ⅱ，區(qū)域Ⅱ內(nèi)有方向向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，區(qū)域Ⅱ左右邊界CD、FG與電場(chǎng)垂直，區(qū)域I邊界上過(guò)A點(diǎn)的切線(xiàn)與電場(chǎng)線(xiàn)平行且與FG交于G點(diǎn)，F(xiàn)G右側(cè)為方向向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅲ．在FG延長(zhǎng)線(xiàn)上距G點(diǎn)為R處的M點(diǎn)放置一足夠長(zhǎng)的熒光屏MN，熒光屏與FG成角，在A點(diǎn)處有一個(gè)粒子源，能沿紙面向區(qū)域內(nèi)各個(gè)方向均勻地發(fā)射大量質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q且速率相同的粒子，其中沿AO方向射入磁場(chǎng)的粒子，恰能平行于電場(chǎng)方向進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ并垂直打在熒光屏上（不計(jì)粒子重力及其相互作用）求：（1）粒子的初速度大小v0；（2）電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；（3）熒光屏上的發(fā)光區(qū)域長(zhǎng)度△x【來(lái)源】【市級(jí)聯(lián)考】湖南省衡陽(yáng)市2019屆高三下學(xué)期第二次聯(lián)考理科綜合物理試題【答案】（1） （2） （3）【解析】【詳解】(1)如圖所示，分析可知，粒子在區(qū)域I中的運(yùn)動(dòng)半徑 由 得 ；(2)因粒子垂直打在熒光屏上，由題意可知，在區(qū)域III中的運(yùn)動(dòng)半徑為 由 得： 粒子在電場(chǎng)中做勻減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得： 解得：；(3)如圖分析可知，速度方向與電場(chǎng)方向平行向左射入?yún)^(qū)域I中的粒子將平行電場(chǎng)方向從區(qū)域I中最高點(diǎn)穿出，打在離M點(diǎn)處的屏上，由幾何關(guān)系得： 解得： 速度方向與電場(chǎng)方向平行向右射放區(qū)域I中的粒子將平行電場(chǎng)方向從區(qū)域I中最低點(diǎn)穿出打在離M點(diǎn)處的屏上，由幾何關(guān)系得：解得：分析可知所有粒子均未平行于FG方向打在板上，因此熒光屏上的發(fā)光區(qū)域長(zhǎng)度為 解得： 。15．如圖所示，水平放置的不帶電的平行金屬板p和b相距h，與圖示電路相連，金屬板厚度不計(jì)，忽略邊緣效應(yīng)．p板上表面光滑，涂有絕緣層，其上O點(diǎn)右側(cè)相距h處有小孔K；b板上有小孔T，且O、T在同一條豎直線(xiàn)上，圖示平面為豎直平面．質(zhì)量為m、電荷量為 q（q 0）的靜止粒子被發(fā)射裝置（圖中未畫(huà)出）從O點(diǎn)發(fā)射，沿P板上表面運(yùn)動(dòng)時(shí)間t后到達(dá)K孔，不與板碰撞地進(jìn)入兩板之間．粒子視為質(zhì)點(diǎn)，在圖示平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電荷量保持不變，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為g．（1）求發(fā)射裝置對(duì)粒子做的功；（2）電路中的直流電源內(nèi)阻為r，開(kāi)關(guān)S接“1”位置時(shí)，進(jìn)入板間的粒子落在h板上的A點(diǎn)，A點(diǎn)與過(guò)K孔豎直線(xiàn)的距離為l．此后將開(kāi)關(guān)S接“2”位置，求阻值為R的電阻中的電流強(qiáng)度；（3）若選用恰當(dāng)直流電源，電路中開(kāi)關(guān)S接“l(fā)”位置，使進(jìn)入板間的粒子受力平衡，此時(shí)在板間某區(qū)域加上方向垂直于圖面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度B只能在0～Bm=范圍內(nèi)選?。?，使粒子恰好從b板的T孔飛出，求粒子飛出時(shí)速度方向與b板板面夾角的所有可能值（可用反三角函數(shù)表示）．【來(lái)源】2014年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合能力測(cè)試物理（四川卷帶解析)【答案】（1）（2）（3）【解析】試題分析： (1)設(shè)粒子在P板上勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v0，由于粒子在P板勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故①所以，由動(dòng)能定理知，發(fā)射裝置對(duì)粒子做的功②解得W=③說(shuō)明：①②各2分，③式1分（2）設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)E0和板間的電壓為U，有④板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)為E，粒子進(jìn)入板間時(shí)有水平方向的初速度v0，在板間受到豎直方向的重力和電場(chǎng)力作用而做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，加速度為a，有⑤當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“1”時(shí)，粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其加速度為⑥再由，⑦⑧當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“2”時(shí)，由閉合電路歐姆定律知⑨聯(lián)立①④⑤⑥⑦⑧⑨解得，⑩說(shuō)明：④⑤⑥⑦⑧⑨⑩各1分（3）由題意分析知，此時(shí)在板間運(yùn)動(dòng)的粒子重力和電場(chǎng)力平衡．當(dāng)粒子從k進(jìn)入兩板間后，立即進(jìn)入磁場(chǎng)物體在電磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)磁場(chǎng)后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故分析帶電粒子的磁場(chǎng)如圖所示，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，粒子出磁場(chǎng)區(qū)域后沿DT做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，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(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B取最大值時(shí)的夾角為，當(dāng)磁場(chǎng)最強(qiáng)時(shí)，R最小，最大設(shè)為由，⑾知，當(dāng)B減小時(shí)，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也要增大，D點(diǎn)向b板靠近．Df與b板上表面的夾角越變?cè)叫?，?dāng)后在板間幾乎沿著b板上表面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Bm則有圖中可知，⑿⒀，⒁聯(lián)立⑾⑿⒀⒁，將B=Bm帶入解得⒂當(dāng)B逐漸減小是，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R，D點(diǎn)無(wú)線(xiàn)接近向b板上表面時(shí)，當(dāng)粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后在板間幾乎沿著b板上表面運(yùn)動(dòng)而從T孔飛出板間區(qū)域，此時(shí)滿(mǎn)足題目要求，夾角趨近，既⒃故粒子飛出時(shí)與b板夾角的范圍是(17)說(shuō)明：⑿⒀⒁⒂⒃(17)各1分考點(diǎn)：動(dòng)能定理 牛頓第二定律 閉合電路歐姆定律
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