高考物理高考物理帶電粒子在無邊界勻強磁場中運動常見題型及答題技巧及練習題(含答案)-資料下載頁
2025-04-05 04:30本頁面
【正文】 圍足夠大）。求：（1）粒子第一次進入磁場時的速度大??；（2）粒子第一次出磁場處到第二次進磁場處的距離；（3）若粒子第一次進入磁場后的某時刻，磁感應(yīng)強度大小突然變?yōu)椋较虿蛔?，此后粒子恰好被束縛在該磁場中，則的最小值為多少？【答案】（1）（2）（3）【解析】【詳解】（1）設(shè)粒子第一次進入磁場時的速度大小為v，由動能定理可得，解得（2）粒子在電場和磁場中的運動軌跡如圖所示，粒子第一次出磁場到第二次進磁場，兩點間距為由類平拋規(guī)律，由幾何知識可得x=y，解得兩點間的距離為，代入數(shù)據(jù)可得（3）由可得，即由題意可知，當粒子運動到F點處改變磁感應(yīng)強度的大小時，粒子運動的半徑又最大值，即最小，粒子的運動軌跡如圖中的虛線圓所示。設(shè)此后粒子做圓周運動的軌跡半徑為r，則有幾何關(guān)系可知又因為，所以，代入數(shù)據(jù)可得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的勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度大小均為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x和金屬板間電勢差U的函數(shù)關(guān)系為：14．如圖，PQ分界線的右側(cè)空間有一垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v0沿AC方向由A點射入。粒子經(jīng)D點時速度的偏向角(偏離原方向的夾角)θ=60176。(不計重力) (1)試求AD間的距離；(2)若去除磁場，改為紙平面內(nèi)垂直于AC方向的勻強電場，要想由A射入的粒子仍然能經(jīng)過D點，試求該電場的強度的大小及方向；粒子此時經(jīng)D點時速度的偏向角比60176。角大還是小?為什么?【答案】（1）（2）【解析】【詳解】（1）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，速度偏角為，則粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為，即AD=R由得AD= （2）經(jīng)D點，而，解得，方向垂直AC向上速度偏向角， 解得 而即 ，則15．如圖所示，坐標系xOy處于豎直平面內(nèi)，在x＞0的區(qū)域內(nèi)有電場強度大小為E、方向豎直向上的勻強電場，在x＞x0的區(qū)域內(nèi)另有一方向垂直于坐標平面向外的勻強磁場（圖中未畫出）。從x軸上x=3L的P點以速度v沿y軸負方向射出的帶電粒子，恰能做勻速圓周運動，運動一段時間后經(jīng)過原點O，并沿與x軸負方向成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平面的勻強電場，使粒子在第Ⅱ象限內(nèi)做直線運動，已知重力加速度為g。求：（1）x0的值；（2）磁場的磁感應(yīng)強度B；（3）第Ⅱ象限內(nèi)勻強電場的電場強度的最小值和方向。【答案】（1） ；（2） ；（3），方向豎直向上?！窘馕觥俊痉治觥浚?）由幾何知識求解x0；（2）帶電粒子在復(fù)合場做勻速圓周運動，說明電場力與重力平衡，根據(jù)粒子運動半徑求出B的大?。唬?）根據(jù)力的平衡原理求解最小電場強度?！驹斀狻浚?）如右圖所示：根據(jù)幾何知識得：OP=3L=x0+sinθR+R，OP=+R=3R聯(lián)立求解得x0=，R=L（2）粒子做圓周運動的半徑：R= 又qE=mg聯(lián)立解得：B= （3）要使粒子在第Ⅱ象限內(nèi)做直線運動，則電場力與重力是平衡力。故E′q=mg解得：E′=，方向豎直向上?！军c睛】本題主要考查了帶電粒子在混合場中運動的問題，要求同學們能正確分析粒子的受力情況，再通過受力情況分析粒子的運動情況，熟練掌握圓周運動的基本公式。
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