高考物理帶電粒子在磁場中的運動常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)及解析-文庫吧資料
2025-04-05 05:23本頁面
【正文】 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(yīng)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。角，勻強磁場的磁感應(yīng)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?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】【詳解】（1）粒子射入O點時的速度，由動能定理得到：進入磁場后做勻速圓周運動，設(shè)圓周運動的速度偏向角為，則聯(lián)立以上方程可以得到：，故由幾何關(guān)系可知縱坐標為，則解得：；（2）粒子在電場中做類平拋運動，射出電場時的偏向角為，磁場右邊界到熒光屏的距離為，由幾何關(guān)系，解得：。）=2L；（4）粒子運動一個周期的軌跡如上圖，粒子從P1到P2做類平拋運動：t1=在磁場中由P2到M動時間：t2==從M運動到N，a==則t3==則一個周期的時間T=2（t1+t2+t3）=．4．如圖所示，坐標原點O左側(cè)2m處有一粒子源，粒子源中，有帶正電的粒子(比荷為=1010C/kg)由靜止進人電壓U= 800V的加速電場，經(jīng)加速后沿x軸正方向運動，O點右側(cè)有以O(shè)1點為圓心、r=，內(nèi)部存在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為B=10－3T的勻強磁場(圖中未畫出)圓的左端跟y軸相切于直角坐標系原點O，右端與一個足夠大的熒光屏MN相切于x軸上的A點，粒子重力不計。；（2）粒子從P1到P2，根據(jù)動能定理知qEL=mv2mv02可得E=粒子在磁場中做勻速圓周運動，根據(jù)qvB=m解得：B===解得：；（3）粒子在磁場中做圓周運動的圓心為O′，在圖中，過P2做v的垂線交y=直線與Q′點，可得：P2O′===r故粒子在磁場中做圓周運動的圓心為O′，因粒子在磁場中的軌跡所對圓心角α=37176。(反三角函數(shù)表達亦可)圓周運動的周期T＝故粒子從Q孔進入磁場到第一次到O點所用的時間為 考慮到周期性運動，t總＝t1＋t2＋k(2t1＋2t2)＝(10－8＋10－8k)s(k＝0，1，2，3，…)．3．如圖，平面直角坐標系中，在，y＞0及y＜L區(qū)域存在場強大小相同，方向相反均平行于y軸的勻強電場，在L＜y＜0區(qū)域存在方向垂直于xOy平面紙面向外的勻強磁場，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，經(jīng)過y軸上的點P1（0，L）時的速率為v0，方向沿x軸正方向，然后經(jīng)過x軸上的點P2（L，0）進入磁場．在磁場中的運轉(zhuǎn)半徑R=L（不計粒子重力），求：（1）粒子到達P2點時的速度大小和方向；（2）；（3）粒子第一次從磁場下邊界穿出位置的橫坐標；（4）粒子從P1點出發(fā)后做周期性運動的周期．【答案】（1）v0，與x成53176。根據(jù)幾何知識，在磁場變化的半個周期內(nèi)，電子在x軸方向上的位移恰好等于軌道半徑，即因電子在磁場中的運動具有周期性，如圖丙所示，電子到達N點且速度符合要求的空間條件為：（n＝1，2，3，…）電子在磁場中做圓周運動的軌道半徑解得：（n＝1，2，3，…）電子在磁場變化的半個周期內(nèi)恰好轉(zhuǎn)過圓周，同時在MN間的運動時間是磁場變化周期的整數(shù)倍時，可使粒子到達N點且速度滿足題設(shè)要求，應(yīng)滿足的時間條件是又則T的表達式為（n＝1，2，3，…）。（2）如圖甲所示，電子從M點到A點，做勻速圓周運動，因O2M＝O2A，O1M＝O1A，且O2A∥MO1，所以四邊形MO1AO2為菱形，即R＝L由洛倫茲力提供向心力可得：即。【答案】（1），設(shè)vM的方向與x軸的夾角為θ，θ＝45176。高考物理帶電粒子在磁場中的運動常見題型及答題技巧及練習(xí)題(含答案)及解析一、帶電粒子在磁場中的運動專項訓(xùn)練1．如圖甲所示，在直角坐標系中的0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場，右側(cè)有以點（2L，0）為圓心、半徑為L的圓形區(qū)域，與x軸的交點分別為M、N，在xOy平面內(nèi)，從電離室產(chǎn)生的質(zhì)量為m、帶電荷量為e的電子以幾乎為零的初速度從P點飄入電勢差為U的加速電場中，加速后經(jīng)過右側(cè)極板上的小孔Q點沿x軸正方向進入勻強電場，已知O、Q兩點之間的距離為，飛出電場后從M點進入圓形區(qū)域，不考慮電子所受的重力。（1）求0≤x≤L區(qū)域內(nèi)電場強度E的大小和電子從M點進入圓形區(qū)域時的速度vM；（2）若圓形區(qū)域內(nèi)加一個垂直于紙面向外的勻強磁場，使電子穿出圓形區(qū)域時速度方向垂直于x軸，求所加磁場磁感應(yīng)強度B的大小和電子在圓形區(qū)域內(nèi)運動的時間t；（3）若在電子從M點進入磁場區(qū)域時，取t＝0，在圓形區(qū)域內(nèi)加如圖乙所示變化的磁場（以垂直于紙面向外為正方向），最后電子從N點飛出，速度方向與進入圓形磁場時方向相同，請寫出磁場變化周期T滿足的關(guān)系表達式。；（2），；（3）
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