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 04:58本頁面
【正文】 立并代入數(shù)據(jù)解得：．（3）設木制小球落地點為F，運動時間為，水平位移為x，、分別為在地面上的投影，F(xiàn)D的長度為d，則有：；由幾何知識有：聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：設小物塊整個運動的時間為，在Ⅲ區(qū)域的運動半徑為，周期為T，則有：解得：，代入數(shù)據(jù)解得：，又，代入數(shù)據(jù)得：所以小物塊做圓周運動轉(zhuǎn)過角度為：所以：，則：，聯(lián)立解得：考點：考查了帶電粒子在有界磁場中的運動13．如圖所示，虛線MN為勻強電場和勻強磁場的分界線，勻強電場場強大小為E方向豎直向下且與邊界MN成=45176。角，勻強磁場的磁感應強度為B，方向垂直紙面向外，在電場中有一點P，P點到邊界MN的豎直距離為d?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從P處由靜止釋放（不計粒子所受重力，電場和磁場范圍足夠大）。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，磁感應強度大小突然變?yōu)?，但方向不變，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14．如圖所示，質(zhì)量m=15g、長度L=2m的木板D靜置于水平地面上，木板D與地面間的動摩擦因數(shù)μ=，地面右端的固定擋板C與木板D等高。在擋板C右側(cè)豎直虛線PQ、MN之間的區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強電場，在兩個半徑分別為R1=1m和R2=3m的半圓圍成的環(huán)帶狀區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，兩半園的圓心O到固定擋板C頂點的距離OC=2m，現(xiàn)有一質(zhì)量m=15g、帶電荷量q=+610－3C的物塊A(可視為質(zhì)點)以v0=4m/s的初速度滑上木板D，二者之間的動摩擦因數(shù)μ2=，當物塊A運動到木板D右端時二者剛好共遠，且木板D剛好與擋板C碰撞，物塊A從擋扳C上方飛入PQNM區(qū)域，并能夠在磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動，重力加速度g取10m/s2。(1)當物塊A剛滑上木板D時，求物塊A和木板D的加速度大小.(2)求電場強度的大小.(3)為保證小物塊A只能從環(huán)帶狀區(qū)域的上、下兩個開口端飛出，求磁感應強度大小的取值范圍。【答案】(1)3m/s2，1m/s2；(2)25V/m；(3)【解析】【詳解】（1）當物體剛滑上木板D時，對物體A受力分析有： 解得： a2=3 m/s2對木板D受力分析有： 解得： a1=1m/s2（2）物塊A進入?yún)^(qū)域PQNM后，能在磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動，則有： 解得：E=25 V/m；（3）物塊A與木板D共速時有： 解得： v=1 m/s粒子做勻速圓周運動有： 要使物塊A只從環(huán)帶狀區(qū)域的上、下兩個開口端飛出磁場，物塊A在磁場中運動的軌跡半徑R應滿足: 解得：。15．如圖，靜止于A處的離子，經(jīng)電壓為U的加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，從P點垂直CN進入矩形區(qū)域的有界勻強電場，電場方向水平向左．靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場，已知圓弧所在處場強為E0，方向如圖所示；離子質(zhì)量為m、電荷量為q；QN＝2d、PN＝3d，離子重力不計．(1)求圓弧虛線對應的半徑R的大??；(2)若離子恰好能打在NQ的中點上，求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強電場場強E的值；(3)若撤去矩形區(qū)域QNCD內(nèi)的勻強電場，換為垂直紙面向里的勻強磁場，要求離子能最終打在QN上，求磁場磁感應強度B的取值范圍．【答案】（1）；（2）；（3）【解析】試題分析：（1）離子在加速電場中加速，根據(jù)動能定理，有：離子在輻向電場中做勻速圓周運動，電場力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：聯(lián)解得：。（2）離子做類平拋運動：，由牛頓第二定律得：聯(lián)解得：。（3）離子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：根據(jù)題意作出離子運動徑跡如圖：由幾何關(guān)系知：聯(lián)解得：考點：帶電粒子在磁場中的運動【名師點睛】對于帶電粒子在電場中加速過程，往往運用動能定理研究加速電壓與速度的關(guān)系；對于電場中偏轉(zhuǎn)問題，運動的分解是常用方法．磁場中的勻速圓周運動，要知道洛倫茲力充當向心力，畫出軌跡是解答的關(guān)鍵，同時注意粒子在靜電分析器中電場力不做功。
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