高中物理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)技巧-閱讀訓(xùn)練策略及練習(xí)題-閱讀頁
2025-04-05 04:16本頁面
【正文】 (1)如圖所示，帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力（大小及方向均已知）、洛倫茲力（方向已知）、電場(chǎng)力（大小及方向均未知）的作用做勻速直線運(yùn)動(dòng)；根據(jù)力三角形知識(shí)分析可知：當(dāng)電場(chǎng)力方向與磁場(chǎng)方向相同時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)有最小值根據(jù)物體的平衡規(guī)律有：解得：，：解得又聯(lián)立解得則帶電質(zhì)點(diǎn)落在N（h，0，）點(diǎn)現(xiàn)有一質(zhì)量為，電荷量為的帶電粒子，從圖中所示的一加速電場(chǎng)中的MN板附近由靜止釋放被加速，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行紙面與I區(qū)磁場(chǎng)邊界成45176。角射出。【來源】河南省南陽中學(xué)2019屆高三下學(xué)期第十七次考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) (2) (3)，【解析】【詳解】(1)畫出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的示意圖，如圖所示：粒子在加速電場(chǎng)中根據(jù)動(dòng)能定理可得粒子在I區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得根據(jù)幾何關(guān)系可得：聯(lián)立可得加速電場(chǎng)兩極板間電勢(shì)差(2)粒子在II區(qū)域運(yùn)動(dòng)的半徑與I區(qū)域相同，高度差由圖中幾何關(guān)系可得：可得：(3)畫出粒子剛好從II區(qū)域右邊界穿出磁場(chǎng)的臨界狀態(tài)，即軌跡圓與右邊界相切的情況．根據(jù)幾何關(guān)系可得，解得可知當(dāng)時(shí)，粒子在II區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，即粒子從左側(cè)進(jìn)入Ⅰ區(qū)到從左側(cè)射出Ⅰ區(qū)的時(shí)間最長(zhǎng)粒子兩次在I區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為粒子兩次在磁場(chǎng)之間的時(shí)間為粒子在II區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間總時(shí)間11．如圖所示，一靜止的電子經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后，立即射入偏轉(zhuǎn)勻強(qiáng)電場(chǎng)中，射入方向與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的方向垂直，射入點(diǎn)為A，最終電子從B點(diǎn)離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。求：（1）電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v0；（2）若將加速電場(chǎng)的電壓提高為原來的2倍，使電子仍從B點(diǎn)經(jīng)過，則偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1應(yīng)該變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？?）若在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)區(qū)域加上垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使電子從A點(diǎn)射入該相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同存在的區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，求所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。（3）電子做直線運(yùn)動(dòng) 解得： 12．如圖，離子源A產(chǎn)生的初速度為零、帶電量均為e、質(zhì)量不同的正離子被電壓為U0的加速電場(chǎng)加速后勻速通過準(zhǔn)直管，垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)后通過極板HM上的小孔S離開電場(chǎng)，經(jīng)過一段勻速直線運(yùn)動(dòng)，垂直于邊界MN進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．已知HO＝d，HS＝2d，＝90176。（2）（3）【解析】【分析】【詳解】（1）正離子被電壓為U0的加速電場(chǎng)加速后速度設(shè)為V1，設(shè)對(duì)正離子，應(yīng)用動(dòng)能定理有eU0＝mV12，正離子垂直射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，作類平拋運(yùn)動(dòng)受到電場(chǎng)力F＝qE0、產(chǎn)生的加速度為a＝，即a＝，垂直電場(chǎng)方向勻速運(yùn)動(dòng)，有2d＝V1t，沿場(chǎng)強(qiáng)方向：Y＝at2，聯(lián)立解得E0＝又tanφ＝，解得φ＝45176。（2）。在OC右側(cè)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)；在第二、三象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其上邊界與電場(chǎng)邊界重疊、右邊界為y軸、左邊界為圖中平行于y軸的虛線，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直抵面向里。大小為v，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為紙面內(nèi)的一段圓弧，且弧的半徑為磁場(chǎng)左右邊界間距的兩倍。已知粒子從A點(diǎn)射入到第二次離開磁場(chǎng)所用的時(shí)間恰好等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。求（1）粒子經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)速度的方向和A點(diǎn)到x軸的距離；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的大小和方向；（3）粒子從第二次離開磁場(chǎng)到再次進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)所用的時(shí)間。角，斜向下指向左邊?！驹斀狻浚?）設(shè)磁場(chǎng)左邊界與x軸相交于D點(diǎn)，過O點(diǎn)作速度v垂線OO1，與MN相交于O1點(diǎn)．由幾何關(guān)系可知，在直角三角形OO1D中∠OO1D =45186。故粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心即為O1點(diǎn)，圓孤軌跡所對(duì)的圓心角為45186。由此可知，粒子自A點(diǎn)射入磁場(chǎng)的速度與左邊界垂直。設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，第一次在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間為t1，有④⑤由幾何關(guān)系可知，粒子再次從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)的速度方向與磁場(chǎng)右邊夾角為45186。設(shè)粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與磁場(chǎng)右邊界交于P點(diǎn)，則∠OO2P=90186。則沿電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：?垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)： ??聯(lián)立得。角斜向左下，在第四象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域是由一個(gè)半徑為R的半圓和一個(gè)長(zhǎng)為2R、寬為的矩形組成，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力忽略不計(jì))以速度v從Q(0，3R)點(diǎn)垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，恰在P(R，0)點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域．(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度大小及粒子經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向；(2)為使粒子從AC邊界射出磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么條件；(3)為使粒子射出磁場(chǎng)區(qū)域后不會(huì)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)不大于多少?【來源】【市級(jí)聯(lián)考】山東省泰安市2019屆高三第二次模擬考試?yán)砭C物理試題【答案】(1) ；，速度方向沿y軸負(fù)方向(2)(3)【解析】【分析】【詳解】（1）在電場(chǎng)中，粒子沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)沿電場(chǎng)力方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a設(shè)粒子出電場(chǎng)時(shí)沿初速度和沿電場(chǎng)力方向分運(yùn)動(dòng)的速度大小分別為、合速度、聯(lián)立可得進(jìn)入磁場(chǎng)的速度，速度方向沿y軸負(fù)方向（2）由左手定則判定，粒子向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子從A點(diǎn)射出時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑由得當(dāng)粒子從C點(diǎn)射出時(shí)，由勾股定理得解得由得根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑隨磁場(chǎng)減弱而增大，可以判斷，當(dāng)時(shí)，粒子從AC邊界射出（3）為使粒子不再回到電場(chǎng)區(qū)域，需粒子在CD區(qū)域穿出磁場(chǎng)，設(shè)出磁場(chǎng)時(shí)速度方向平行于x軸，其半徑為，由幾何關(guān)系得解得由得磁感應(yīng)強(qiáng)度小于，運(yùn)轉(zhuǎn)半徑更大，出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏向x軸下方，便不會(huì)回到電場(chǎng)中
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