高考物理帶電粒子在復合場中的運動壓軸難題二輪復習及答案(參考版)
2025-04-05 05:00本頁面
【正文】 粒子在磁場中的運動時間為：，粒子從進入電場到穿出磁場的總時間為：?！窘馕觥俊驹斀狻浚?）粒子進入磁場時的速度為：粒子運動軌跡如圖所示，由幾何知識得：粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：解得：；（2）粒子在電場中做類平拋運動，粒子進入磁場時的豎直分速度為：vy=vsin45176。射入磁場，若粒子能垂直CD邊界飛出磁場，試求：（1）勻強磁場的磁感應強度B；（2）從進入電場到穿出磁場的總時間。（2）。求（1）帶電粒子射入電場O點時的速度大小v0；（2）兩平行極板間的電壓U2；（3）帶電粒子在磁場區(qū)域運動的時間t。離子源P產(chǎn)生的電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子飄入電壓為U1的加速電場，其初速度幾乎為零，被電場加速后在豎直平面內(nèi)從O點斜向上射入兩極板間，帶電粒子恰好從CD極板邊緣D點垂直DF邊界進入勻強磁場區(qū)域。【詳解】(1)電子在電場中加速，由動能定理得，則 水平導體板的板長(2)若電子在時進入電場，電子在偏轉(zhuǎn)電場中半個周期的時間內(nèi)做類平拋運動半個周期的側(cè)向位移電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的最大側(cè)向位移(3)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時速度方向與水平方向夾角為θ ，則電子進入磁場做勻速圓周運動，有，其中垂直打在熒光屏上時圓周運動半徑為R1，此時B有最小值軌跡與屏相切時圓周運動半徑為R2，此時B有最大值聯(lián)立解得，故【點睛】所謂臨界問題是指一種物理過程或物理狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理過程或物理狀態(tài)的時候，存在著分界的現(xiàn)象，即所謂的臨界狀態(tài)，符合這個臨界狀態(tài)的條件即為臨界條件，滿足臨界條件的物理量稱為臨界值，在解答臨界問題時，就是要找出臨界狀態(tài)，分析臨界條件，求出臨界值．解決臨界問題，一般有兩種基本方法：（1）以定理、定律為依據(jù)，首先求出所研究問題的一般規(guī)律和一般解，然后分析、討論其特殊規(guī)律和特殊解．（2）直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應的臨界值，求解出所研究問題的規(guī)律和解．5．如圖所示，空間存在著方向豎直向上的勻強電場和方向垂直于紙面向內(nèi)、磁感應強度大小為B的勻強磁場，帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球Q靜置在光滑絕緣的水平高臺邊緣，另一質(zhì)量為m、不帶電的絕緣小球P以水平初速度v0向Q運動，兩小球P、Q可視為質(zhì)點，正碰過程中沒有機械能損失且電荷量不發(fā)生轉(zhuǎn)移．已知勻強電場的電場強度，水平臺面距地面高度，重力加速度為g，不計空氣阻力．（1）求P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后小球Q的速度大??；（2）P、Q兩球首次發(fā)生彈性碰撞后，經(jīng)過多少時間小球P落地？落地點與平臺邊緣間的水平距離多大？（3）若撤去勻強電場，并將小球Q重新放在平臺邊緣、小球P仍以水平初速度向Q運動，小球Q的運動軌跡如圖2所示（平臺足夠高，小球Q不與地面相撞）．求小球Q在運動過程中的最大速度和第一次下降的最大距離H．【來源】2019年湖北省黃岡中學高考三模物理試題【答案】（1）（2）；（3）【解析】【詳解】（1）小球P、Q首次發(fā)生彈性碰撞時，取向右為正方向，由動量守恒和機械能守恒，得：聯(lián)立解得（2）對于小球Q，由于，故Q球做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，則經(jīng)過一個周期的時間小球P、Q再次發(fā)生彈性碰撞，由（1）可知碰后小球P離開平臺后做平拋運動，平拋運動的時間為t2，則有，代入數(shù)據(jù)，得：故P與Q首次發(fā)生碰撞后到落地，經(jīng)過的時間落地點
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