高考物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)解題技巧及經(jīng)典題型及練習(xí)題(2)-資料下載頁
2025-04-05 04:58本頁面
【正文】 的圓形磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，方向垂直xOy平面向外．磁場的邊界和x軸相切于P點(diǎn)．在P點(diǎn)有一個(gè)粒子源，可以向x軸上方180176。范圍內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射比荷為=108C/kg的帶正電的粒子，已知粒子的發(fā)射速率v0=106m/s．不考慮粒子的重力、粒子間的相互作用．求：（1）帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；（2）粒子從y軸正半軸上射入電場的縱坐標(biāo)范圍；（3）帶電粒子打到熒光屏上的位置與Q點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離．【來源】陜西省西安市2019年高三物理三模理綜物理試題【答案】（1）5cm；（2）0≤y≤10cm；（3）9cm【解析】【詳解】（1）帶電粒子進(jìn)入磁場受到洛倫茲力的作用做圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得：qvB=m解得：r=m=5cm（2）由（1）問可知r=R，取任意方向進(jìn)入磁場的粒子，畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：由幾何關(guān)系可知四邊形PO′FO1為菱形，所以FO1∥O′P，又O′P垂直于x軸，粒子出射的速度方向與軌跡半徑FO1垂直，則所有粒子離開磁場時(shí)的方向均與x軸平行，所以粒子從y軸正半軸上射入電場的縱坐標(biāo)范圍為0≤y≤10cm（3）假設(shè)粒子沒有射出電場就打到熒光屏上，有：x0=v0t0h=a=解得：h=18cm＞2R=10cm說明粒子離開電場后才打在熒光屏上．設(shè)從縱坐標(biāo)為y的點(diǎn)進(jìn)入電場的粒子在電場中沿x軸方向的位移為x，則：x=v0ty=代入數(shù)據(jù)解得：x=設(shè)粒子最終到達(dá)熒光屏的位置與Q點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為H，粒子射出電場時(shí)速度方向與x軸正方向間的夾角為θ，所以：H=（x0﹣x）tanθ=（x0﹣）?由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)（x0﹣）=時(shí)，即y=所以Hmax=9cm14．在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系中，存在一個(gè)半徑R＝，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，方向垂直紙面向外，該磁場區(qū)域的右邊緣與y坐標(biāo)軸相切于原點(diǎn)O點(diǎn)。y軸右側(cè)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場，方向沿y軸正方向，電場區(qū)域?qū)挾龋健，F(xiàn)從坐標(biāo)為（﹣，﹣）的P點(diǎn)發(fā)射出質(zhì)量m＝10﹣9kg、帶電荷量q＝10﹣5C的帶正電粒子，沿y軸正方向射入勻強(qiáng)磁場，速度大小v0＝103m/s（粒子重力不計(jì)）。（1）帶電粒子從坐標(biāo)為（，）的點(diǎn)射出電場，求該電場強(qiáng)度；（2）為了使該帶電粒子能從坐標(biāo)為（，﹣）的點(diǎn)回到電場，可在緊鄰電場的右側(cè)區(qū)域內(nèi)加勻強(qiáng)磁場，試求所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向?！緛碓础?019年四川省樂山市高三三模理綜物理試題【答案】（1）104N/C（2）4T，方向垂直紙面向外【解析】【詳解】解：（1）帶正電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有：可得：r==R根據(jù)幾何關(guān)系可以知道，帶電粒子恰從O點(diǎn)沿x軸進(jìn)入電場，帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子到達(dá)電場邊緣時(shí)，豎直方向的位移為y根據(jù)類平拋規(guī)律可得： 根據(jù)牛頓第二定律可得：聯(lián)立可得：N/C（2）粒子飛離電場時(shí)，沿電場方向速度：m/s=粒子射出電場時(shí)速度： 根據(jù)幾何關(guān)系可知，粒子在區(qū)域磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)半徑：根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得： 聯(lián)立可得所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。篢根據(jù)左手定則可知所加磁場方向垂直紙面向外。15．如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)有兩個(gè)同心圓,圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)O,小圓內(nèi)部(I區(qū))和兩圓之間的環(huán)形區(qū)域(Ⅱ區(qū))存在方向均垂直xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),I、Ⅱ區(qū)域磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B、2B。a、b兩帶正電粒子從O點(diǎn)同時(shí)分別沿y軸正向、負(fù)向運(yùn)動(dòng),已知粒子a質(zhì)量為m、電量為q、速度大小為v,粒子b質(zhì)量為2m、電量為2q、速度大小為v/2,粒子b恰好不穿出1區(qū)域,粒子a不穿出大圓區(qū)域,不計(jì)粒子重力,不計(jì)粒子間相互作用力。求:(1)小圓半徑R1；(2)大圓半徑最小值(3)a、b兩粒子從O點(diǎn)出發(fā)到在x軸相遇所經(jīng)過的最短時(shí)間t(不考慮a、b在其它位置相遇)?！緛碓础恐貞c市2019屆4月調(diào)研測試（第二次診斷性考試)理綜試卷物理試題【答案】(1) (2) (3)【解析】【詳解】解：(1)粒子b在Ⅰ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：由粒子b恰好不穿出Ⅰ區(qū)域：解得： (2)設(shè)a在Ⅰ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：解得： 設(shè)a在Ⅱ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：解得： 設(shè)大圓半徑為，由幾何關(guān)系得：所以，大圓半徑最小值為： (3)粒子a在Ⅰ區(qū)域的周期為，Ⅱ區(qū)域的周期為粒子a從O點(diǎn)出發(fā)回到O點(diǎn)所經(jīng)過的最短時(shí)間為：解得：粒子b在Ⅰ區(qū)域的周期為：討論：①如果a、b兩粒子在O點(diǎn)相遇，粒子a經(jīng)過時(shí)間： n=1，2，3…粒子b經(jīng)過時(shí)間： k=1，2，3…時(shí)，解得：當(dāng)，時(shí)，有最短時(shí)間：②設(shè)粒子b軌跡與小圓相切于P點(diǎn)，如果a粒子在射出小圓時(shí)與b粒子在P點(diǎn)相遇則有： n=1，2，3…粒子b經(jīng)過時(shí)間： k=1，2，3…時(shí)，解得： ab不能相遇③如果a粒子在射入小圓時(shí)與b粒子在P點(diǎn)相遇則有： n=1，2，3…粒子b經(jīng)過時(shí)間： k=1，2，3…時(shí)，解得：ab不能相遇a、b兩粒子從O點(diǎn)出發(fā)到在x軸相遇所經(jīng)過的最短時(shí)間為
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