新課標(biāo)教科版3-1選修三34磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用-落倫茲1-資料下載頁(yè)
2025-11-10 22:32本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】高二物理復(fù)習(xí)試題。1．A、B、C是三個(gè)不同規(guī)格的燈泡，按圖2-34所示方式連接恰好能正。常發(fā)光，已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左。C．A、B燈比原來(lái)亮，C燈變暗。地，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，M、N兩點(diǎn)電勢(shì)變化情況是。C．M點(diǎn)電勢(shì)升高，N點(diǎn)電勢(shì)降低。E．M點(diǎn)電勢(shì)的改變量大于N點(diǎn)電勢(shì)的改變量。3．如圖2-36所示的電路中，電鍵S1、S2、S3、S4均閉合，C是極板。水平放置的平行板電容器，極板間懸浮著一油滴P，欲使P向下運(yùn)動(dòng)，A．S1B．S2C．S3D．S4. 110V的燈泡A和B，額定功率分別為100W和40W，為了使它們接到。220V電源上能正常發(fā)光，同時(shí)電路消耗的電功率最小，如圖2-24所示電路中最合理的是圖。B．電流表先增大后減小，電壓表先減小后增大。RV，其量程為2V，內(nèi)阻約2：。池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)。若考慮電壓表的內(nèi)阻，則S1閉合S2斷開時(shí)，電壓表示數(shù)為該表兩端電壓，小于電源
【正文】 v＝ 3RqBm . (2)離子運(yùn)動(dòng)的周期為 T＝ 2πmqB 離子每次偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓心角為 θ＝ π3， 則離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t＝ T2＝ πmqB. （ 2020 全國(guó)卷） 如圖 11－ 2－ 11， 在 0≤ x≤ 3a 區(qū)域內(nèi)存在與 xy 平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 t＝ 0 時(shí)刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在 xy 平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向 與 y 軸正方向的夾角分布在 0176?！?180176。范圍內(nèi)．已知沿 y 軸正方向發(fā)射的粒子在 t＝ t0時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界上 P( 3a， a)點(diǎn)離開磁場(chǎng)．求： (1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 R 及粒子的比荷 q/m； (2)此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與 y 軸正方向夾角的取值范圍； (3)從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場(chǎng)所用的時(shí)間． [思路點(diǎn)撥 ] 解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)： (1)所有粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相同． (2)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與圓孤的長(zhǎng)度成正比． (3)把粒子運(yùn)動(dòng)的各種情形畫出來(lái)進(jìn)行比較分析． [解析 ] (1)初速度與 y軸正方向平行 的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 軌跡如圖中的弧 OP所示，其圓心為 C. 由題給條件可以得出 ∠ OCP＝ 2π3 ① 此粒子飛出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為 t0＝ T3 ② 式中 T為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期． 設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)速度的大小為 v，半徑為 R，由幾何關(guān)系可得 R＝ 2 33 a ③ 由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 qvB＝ mv2R ④ T＝2πRv ⑤ 聯(lián)立 ②③④⑤ 式，得 qm＝ 2π3Bt0 ⑥ (2)依題意，同一時(shí)刻仍在磁場(chǎng)內(nèi)的粒子到 O點(diǎn)距離相同．在 t0時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子應(yīng)位于以 O點(diǎn)為圓心、 OP 為半徑的 弧 MN上，如圖所示． 設(shè)此時(shí)位于 P、 M、 N三點(diǎn)的粒子的初速度分別為 vP、 vM、 vP與 OP、 vM與 OM、 vN與 ON的夾角均為 π/ vM、 vN與 y軸正向的夾角分別為 θM、 θN，由幾何關(guān)系有 θM＝ π3 ⑦ θN＝ 2π3 ⑧ 對(duì)于所有此時(shí)仍在磁場(chǎng)中的粒子，其初速度與 y軸正方向所成 的夾角 θ應(yīng)滿足 π3≤ θ≤ 2π3 ⑨ (3)在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間最長(zhǎng)的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與磁場(chǎng)右邊界 相切，其軌跡如圖所示．由幾何關(guān)系可知， OM＝ OP ⑩ 由對(duì)稱性可知， ME＝ OP ? 從粒子發(fā)射到全部粒子飛出 磁場(chǎng)所用的時(shí)間 tm＝ 2t0. ? [答案 ] (1)2 33 a 2π3Bt0 (2)π3≤ θ≤ 2π3 (3)2t0 在如圖 11－ 2－ 17 所示寬度范圍 內(nèi)，用場(chǎng)強(qiáng)為 E 的勻強(qiáng)電場(chǎng)可使初速度是 v0 的某種正粒子偏轉(zhuǎn) θ 角．在同樣寬度范 圍內(nèi)，若改用方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)，使該粒子穿過(guò)該區(qū)域，并使偏轉(zhuǎn)角 也為 θ (不計(jì)粒子的重力 )，問(wèn)： (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？ (2)粒子穿過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的時(shí)間之比是多大？ [審題指導(dǎo) ] 解答本題應(yīng)注意把握以下三點(diǎn)： (1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解求解． (2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析． (3)兩段運(yùn)動(dòng)的連接點(diǎn)處的速度是求解問(wèn)題的關(guān)鍵． [解析 ] (1)設(shè)寬度為 ，帶電粒子做類平拋 運(yùn)動(dòng) 水平方向上： L＝ v0t 豎直方向上： vy＝ at＝ EqLmv0 tanθ＝ vyv0＝ EqLmv02 當(dāng)只有磁場(chǎng)存在時(shí)，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，由 幾何關(guān)系可知 sinθ＝ LR， R＝ mv0qB 聯(lián)立解得 B＝ Ecosθv0. (2)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t1＝ Lv0＝ Rsinθv0 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2＝ θ2πT＝ θ2π2πmqB ＝ θmqB 所以 t1t2＝ RqBmv0sinθθ ＝ sinθθ . 解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是：確定出帶電粒子運(yùn)動(dòng)到邊界處的速度大小和方向． 11217
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