高考物理帶電粒子在磁場中的運(yùn)動練習(xí)題及解析-文庫吧資料
2025-04-05 04:38本頁面
【正文】 （1）由題設(shè)知，離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動，則①又②由①②式得③（2）在圓形磁場區(qū)域，離子做勻速圓周運(yùn)動．則④由幾何關(guān)系有⑤解得考點(diǎn)：帶電粒子在磁場中的運(yùn)動點(diǎn)評：本題是速度選擇器和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的組合問題，可以列出帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動洛倫茲力做向心力的表達(dá)式求解，根據(jù)幾何關(guān)系求半徑是解題關(guān)鍵．14．（17分）在半徑為R的半圓形區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若質(zhì)子的動量。在探測板的上方存在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。如圖所示，位于P點(diǎn)的靜止中子經(jīng)衰變可形成一個質(zhì)子源，該質(zhì)子源在紙面內(nèi)各向均勻地發(fā)射N個質(zhì)子。角斜向上 (2)【解析】【分析】【詳解】(1)粒子運(yùn)動軌跡如圖：粒子在電場中由Q到O做類平拋運(yùn)動，設(shè)O點(diǎn)速度v與x方向夾角為，Q點(diǎn)到x軸的距離為L，到y(tǒng)軸的距離為2L，粒子的加速度為a，運(yùn)動時間為t，根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律有：x方向：y方向： 粒子到達(dá)O點(diǎn)時沿y軸方向的分速度：，又，解得，即，粒子到達(dá)O點(diǎn)時的夾角為450解斜向上，粒子到達(dá)O點(diǎn)時的速度大小為；(2)設(shè)電場強(qiáng)度為E，粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，粒子在電場中受到的電場力為F，粒子在電場中運(yùn)動的加速度：，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，洛倫茲力提供向心力，有：，根據(jù)幾何關(guān)系可知：解得：11．通過測量質(zhì)子在磁場中的運(yùn)動軌跡和打到探測板上的計(jì)數(shù)率（即打到探測板上質(zhì)子數(shù)與衰變產(chǎn)生總質(zhì)子數(shù)N的比值），可研究中子（）的衰變。求：（1）粒子第一次進(jìn)入磁場時的速度大??；（2）粒子第一次出磁場處到第二次進(jìn)磁場處的距離；（3）若粒子第一次進(jìn)入磁場后的某時刻，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shè)粒子第一次進(jìn)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(yùn)動軌跡如圖所示，粒子第一次出磁場到第二次進(jìn)磁場，兩點(diǎn)間距為由類平拋規(guī)律，由幾何知識可得x=y，解得兩點(diǎn)間的距離為，代入數(shù)據(jù)可得（3）由可得，即由題意可知，當(dāng)粒子運(yùn)動到F點(diǎn)處改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小時，粒子運(yùn)動的半徑又最大值，即最小，粒子的運(yùn)動軌跡如圖中的虛線圓所示。角，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外，在電場中有一點(diǎn)P，P點(diǎn)到邊界MN的豎直距離為d。而后又在? B0中再次偏轉(zhuǎn)60176。設(shè)電子運(yùn)動的軌道半徑為r，運(yùn)動的T0，粒子在x軸方向上的位移恰好等于r1；在磁場變化的后三分之二個周期內(nèi)，因磁感應(yīng)強(qiáng)度減半，電子運(yùn)動周期T′=2T0，故粒子的偏轉(zhuǎn)角度仍為60176。(3)熒光屏上發(fā)光點(diǎn)距N點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離L【答案】（1）； （2）；（3）；【解析】(1)設(shè)電子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為r；由幾何關(guān)系可得r=d電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：解得：(2)當(dāng)電子在磁場中運(yùn)動的圓軌跡與ac邊相切時，電子從+ y軸射入電場的位置距O點(diǎn)最遠(yuǎn)，如圖甲所示.設(shè)此時的圓心位置為，有：解得即從O點(diǎn)進(jìn)入磁場的電子射出磁場時的位置距O點(diǎn)最遠(yuǎn)所以電子束從y軸正半軸上射入電場時的縱坐標(biāo)y的范圍為設(shè)電子從范圍內(nèi)某一位置射入電場時的縱坐標(biāo)為y，從ON間射出電場時的位置橫坐標(biāo)為x，速度方向與x軸間夾角為θ，在電場中運(yùn)動的時間為t，電子打到熒光屏上產(chǎn)生的發(fā)光點(diǎn)距N點(diǎn)的距離為L，如圖乙所示：根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有： 解得：即時，L有最大值解得： 當(dāng)【點(diǎn)睛】本題屬于帶電粒子在組合場中的運(yùn)動，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，要求能正確的畫出運(yùn)動軌跡，并根據(jù)幾何關(guān)系確定某些物理量之間的關(guān)系；粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)經(jīng)常用化曲為直的方法，求極值的問題一定要先找出臨界的軌跡，注重?cái)?shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用．7．如圖甲所示，在直角坐標(biāo)系0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，右側(cè)有一個以點(diǎn)（3L，0）為圓心、半徑為L的圓形區(qū)域，圓形區(qū)域與x軸的交點(diǎn)分別為M、N．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為e的電子，從y軸上的A點(diǎn)以速度v0沿x軸正方向射入電場，飛出電場后從M點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域，此時速度方向與x軸正方向的夾角為30176。 n＝3……，解得： n＝3……；（3）設(shè)粒子在第二象限運(yùn)動時間為t1，則：t1＝；粒子在第四、第一象限內(nèi)做圓周運(yùn)動的周期：，粒子在下方磁場區(qū)域的運(yùn)動軌跡為1/4圓弧，在上方磁場區(qū)域的運(yùn)動軌跡為3/4圓弧，若粒子經(jīng)下方磁場直接到達(dá)P點(diǎn)，則粒子在磁場中的運(yùn)動時間：t2＝T1，若粒子經(jīng)過下方磁場與上方磁場到達(dá)P點(diǎn)，粒子在磁場中的運(yùn)動時間：t2＝T1+T2，若粒子兩次經(jīng)過下方磁場一次經(jīng)過上方磁場到達(dá)P點(diǎn)：t2＝2T1+T2，若粒子兩次經(jīng)過下方磁場、兩次經(jīng)過上方磁場到達(dá)
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