高考物理帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)解題技巧(超強(qiáng))及練習(xí)題(含答案)含解析-文庫吧資料
2025-04-02 21:16本頁面
【正文】 從開始進(jìn)入圓形磁場至第二次到達(dá)直線y=x上的最長時(shí)間（，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.【答案】(1)r=1m (2) (3)或 (4)【解析】【詳解】解：(1) 由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)可得： 解得粒子運(yùn)動(dòng)的半徑：(2) 粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場以后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的水平位移為，豎直位移為水平方向：豎直方向：聯(lián)立解得：，由圖示幾何關(guān)系得：解得： (3)若所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，粒子恰好垂直打在軸上，粒子在磁場運(yùn)動(dòng)半徑為由如圖所示幾何關(guān)系得：由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)可得：解得：若所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與軸相切，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑為由如圖所示幾何關(guān)系得：由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)可得：解得綜上，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件為或(4)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，則有： 解得：9．一個(gè)氘核（）和一個(gè)氚核（）聚變時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中子（）和一個(gè)α粒子（）。－v0＝105m/s.(3) 由第二問解答的圖可知粒子離MM′的最遠(yuǎn)距離Δy＝R－Rcosα＝R(1－cosα)把R＝、v＝、代入解得 可以看出當(dāng)α＝90176?！窘馕觥俊痉治觥俊驹斀狻浚?）由題可知，粒子進(jìn)入靜電分析器做圓周運(yùn)動(dòng)，則有：解得：（2）粒子從D到A勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示：由圖示三角形區(qū)域面積最小值為：在磁場中洛倫茲力提供向心力，則有：得：設(shè)MN下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，上方的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，如圖所示：若只碰撞一次，則有：故若碰撞次，則有：故（3）粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間：在下方的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間：在上方的磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間：總時(shí)間：7．某控制帶電粒子運(yùn)動(dòng)的儀器原理如圖所示，區(qū)域PP′M′M內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場場強(qiáng)E＝103V/m，寬度d＝，長度L＝；區(qū)域MM′N′N內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝10－2T，寬度D＝，比荷＝108C/kg的帶正電的粒子以水平初速度v0從P點(diǎn)射入電場．邊界MM′不影響粒子的運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子重力．(1) 若v0＝105m/s，求粒子從區(qū)域PP′N′N射出的位置；(2) 若粒子第一次進(jìn)入磁場后就從M′N′間垂直邊界射出，求v0的大小；(3) 若粒子從M′點(diǎn)射出，求v0滿足的條件．【答案】(1) (2) 105m/s. (3) 第一種情況：v0＝ (其中n＝0、4)第二種情況：v0＝ (其中n＝0、3)．【解析】【詳解】(1) 粒子以水平初速度從P點(diǎn)射入電場后，在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)粒子能夠進(jìn)入磁場，則豎直方向 得代入數(shù)據(jù)解得t＝10－6s水平位移x＝v0t代入數(shù)據(jù)解得x＝因?yàn)閤大于L，所以粒子不能進(jìn)入磁場，而是從P′M′間射出，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0＝＝10－6s，豎直位移＝所以粒子從P′．(2) 由第一問可以求得粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x＝v0 粒子進(jìn)入磁場時(shí)，垂直邊界的速度v1＝【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)度大小：T根據(jù)左手定則可知所加磁場方向垂直紙面向外?，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)）。根據(jù)，所以粒子進(jìn)入磁場時(shí)位置到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為PO兩點(diǎn)距離的兩倍，故（2）要使粒子由第Ⅳ象限的磁場直接回到第Ⅲ象限的電場中，其臨界條件是粒子的軌跡與x軸相切，如圖所示，由幾何關(guān)系有：s＝R+Rsinθ又： 解得： 故3．如圖，光滑水平桌面上有一個(gè)矩形區(qū)域abcd，bc長度為2L，e、f分別為ad、bc的中點(diǎn)．efcd區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；質(zhì)量為m、電荷量為+q的絕緣小球A靜止在磁場中f點(diǎn)．a(chǎn)bfe區(qū)域存在沿bf方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度為；質(zhì)量為km的不帶電絕緣小球P，以大小為的初速度沿bf方向運(yùn)動(dòng)．P與A發(fā)生彈性正碰，A的電量保持不變，P、A均可視為質(zhì)點(diǎn)．（1）求碰撞后A球的速度大??；（2）若A從ed邊離開磁場，求k的最大值；（3）若A從ed邊中點(diǎn)離開磁場，求k的可能值和A在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間．【答案】（1）（2）1（3）或；【解析】【分析】【
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