高考物理帶電粒子在無(wú)邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)試題(有答案和解析)含解析-資料下載頁(yè)
2025-04-02 21:58本頁(yè)面
【正文】 度大小B1；(2)求滑塊從A點(diǎn)出發(fā)到再次落回A點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t；(3)若滑塊在A點(diǎn)以v0′＝9 m/s的初速度沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后恰好能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求有界磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ的寬度d及區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2.【答案】(1)10 V/m T (2)() s (3)m T【解析】【分析】（1）小球進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)域后，小球立即在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明重力與電場(chǎng)力的大小相等，方向相反；A到N的過(guò)程中根據(jù)牛頓第二定律可求出小球到達(dá)N點(diǎn)的速度。小球離開(kāi)磁場(chǎng)后做平拋運(yùn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)分解，即可求出下落的高度，然后結(jié)合幾何關(guān)系由于洛倫茲力提供向心力的公式即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度；（2）小球在AN之間做減速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式求出時(shí)間；粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由周期公式即可求出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，最后求和；（3）A到N的過(guò)程中摩擦力做功，由動(dòng)能定理即可求出小球到達(dá)N點(diǎn)的速度。小球進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后恰好能沿直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小球受到的合外力為0，受力分析即可求出小球的速度，結(jié)合動(dòng)能定理即可求出有界磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ的寬度d及區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)B2的大小?！驹斀狻?1)滑塊在區(qū)域Ⅰ內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力與電場(chǎng)力平衡，則有mg＝qE解得E＝＝10 V/m滑塊在AN間運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)水平向右的方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律可得：a＝－μg＝－ m/s2由運(yùn)動(dòng)公式可得v2－v02＝2aL代入數(shù)據(jù)得v＝4 m/s平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程滿足L＝vt3；2r＝ 做圓周運(yùn)動(dòng)滿足qvB1＝m 聯(lián)立方程求解得B1＝ T(2)滑塊在AN間的時(shí)間 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t3＝＝ s總時(shí)間為t＝t1＋t2＋t3＝s(3)設(shè)滑塊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v′，滿足－μmgL＝mv′2－mv0′2代入數(shù)據(jù)得v′＝6m/s滑塊在區(qū)域Ⅱ中做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力一定為0，由平衡方程知qv′B2＝mg解得B2＝T滑塊離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ時(shí)的速度方向一定與水平成45176。角．由幾何關(guān)系知當(dāng)滑塊在區(qū)域Ⅰ中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)有B1qv′＝ 解得 由題意知d＝rsin 45176。＝m【點(diǎn)睛】本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，要注意當(dāng)粒子在復(fù)合場(chǎng)中做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，粒子受到的電場(chǎng)力與重力平衡。14．如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xoy，在第二象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿y軸正方向；在第三象限的正三角形PMN區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于xoy平面向外，正三角形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，且PN邊與y軸平行。現(xiàn)有一重力不計(jì)帶負(fù)電的粒子，從y軸上的A點(diǎn)，以大小v0的速度沿x軸負(fù)方向射入電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)后從x軸負(fù)方向上的P點(diǎn)進(jìn)入第三象限，且速度與x軸負(fù)方向夾角為,又經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后從y軸負(fù)方向進(jìn)入第四象限，且速度與y軸負(fù)方向夾角為 (已知+=， OP=2AO=4h).求：(1)帶電粒子的比荷 =?(2)粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度的大小和=?(3)PMN區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值；(以上3小題答案均用E、h、L、v0等表示)【答案】（1）（2），450（3）【解析】【分析】（1）粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出粒子的比荷。（2）應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解求出速度大小與方向。（3）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)分析，α=450 并且當(dāng)粒子從N點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最??；洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律求出磁感應(yīng)強(qiáng)度最小值?！驹斀狻浚?）粒子在第二象限內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)在第二象限內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，則水平方向有： 豎直方向有： 聯(lián)立得： （2）設(shè)粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)時(shí)豎直方向的速度vy則有：聯(lián)立得： 所以粒子到達(dá)p點(diǎn)時(shí)速度大小為與x軸的夾角為θ，由幾何關(guān)系得：，所以θ=450 （3）經(jīng)分析，α=450 并且當(dāng)粒子從N點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小由幾何關(guān)系得： 由洛倫茲力提供向心力得： 聯(lián)立得：即磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值【點(diǎn)睛】本題考查了求電場(chǎng)強(qiáng)度、粒子速度、磁感應(yīng)強(qiáng)度問(wèn)題，分析清楚粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程，應(yīng)用類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓第二定律即可正確解題，解題時(shí)要作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，注意幾何知識(shí)的應(yīng)用。15．如圖所示，坐標(biāo)系xOy處于豎直平面內(nèi)，在x＞0的區(qū)域內(nèi)有電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在x＞x0的區(qū)域內(nèi)另有一方向垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出）。從x軸上x(chóng)=3L的P點(diǎn)以速度v沿y軸負(fù)方向射出的帶電粒子，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，并沿與x軸負(fù)方向成θ=30176。角方向射入第Ⅱ象限內(nèi)，在第Ⅱ象限內(nèi)加一方向平行于xOy平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子在第Ⅱ象限內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g。求：（1）x0的值；（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（3）第Ⅱ象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值和方向?！敬鸢浮浚?） ；（2） ；（3），方向豎直向上?！窘馕觥俊痉治觥浚?）由幾何知識(shí)求解x0；（2）帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明電場(chǎng)力與重力平衡，根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)半徑求出B的大??；（3）根據(jù)力的平衡原理求解最小電場(chǎng)強(qiáng)度?！驹斀狻浚?）如右圖所示：根據(jù)幾何知識(shí)得：OP=3L=x0+sinθR+R，OP=+R=3R聯(lián)立求解得x0=，R=L（2）粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：R= 又qE=mg聯(lián)立解得：B= （3）要使粒子在第Ⅱ象限內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力與重力是平衡力。故E′q=mg解得：E′=，方向豎直向上?！军c(diǎn)睛】本題主要考查了帶電粒子在混合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，要求同學(xué)們能正確分析粒子的受力情況，再通過(guò)受力情況分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況，熟練掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)的基本公式。
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1