高考物理知識點(diǎn)過關(guān)培優(yōu)訓(xùn)練∶臨界狀態(tài)的假設(shè)解決物理試題及詳細(xì)答案-閱讀頁
2025-04-05 05:23本頁面
【正文】 設(shè)下滑距離x后小球離開斜面，此時斜面對小球的支持力FN=0，由運(yùn)動學(xué)公式有v2=2ax，聯(lián)立以上各式解得11．如圖所示，在邊長為L的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其到CF，CD距離均為 ，且在P點(diǎn)處有一個發(fā)射正離子的裝置，能連續(xù)不斷地向紙面內(nèi)的各方向發(fā)射出速率不同的正離子．已知離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計離子重力及離子間相互作用力．(1)速率在什么范圍內(nèi)的所有離子均不可能射出正方形區(qū)域？(2)求速率為v＝的離子在DE邊的射出點(diǎn)距離D點(diǎn)的范圍．【答案】(1) (2)【解析】【分析】【詳解】因離子以垂直于磁場的速度射入磁場，故其在洛倫茲力作用下必做圓周運(yùn)動．(1)依題意可知離子在正方形區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動不射出該區(qū)域，做圓周運(yùn)動的半徑為r≤ .對離子，由牛頓第二定律有qvB＝m?(2)當(dāng)v＝時，設(shè)離子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R，則由可得. 要使離子從DE射出，則其必不能從CD射出，其臨界狀態(tài)是離子軌跡與CD邊相切，設(shè)切點(diǎn)與C點(diǎn)距離為x，其軌跡如圖甲所示，由幾何關(guān)系得：R2＝(x－ )2＋(R－ )2，計算可得x＝L，設(shè)此時DE邊出射點(diǎn)與D點(diǎn)的距離為d1，則由幾何關(guān)系有：(L－x)2＋(R－d1)2＝R2，解得d1＝ .而當(dāng)離子軌跡與DE邊相切時，離子必將從EF邊射出，設(shè)此時切點(diǎn)與D點(diǎn)距離為d2，其軌跡如圖乙所示，由幾何關(guān)系有：R2＝(L－R)2＋(d2－ )2，解得d2＝ 故速率為v＝的離子在DE邊的射出點(diǎn)距離D點(diǎn)的范圍為【點(diǎn)睛】粒子圓周運(yùn)動的半徑 ，速率越大半徑越大，越容易射出正方形區(qū)域，粒子在正方形區(qū)域圓周運(yùn)動的半徑若不超過 ，則粒子一定不能射出磁場區(qū)域，根據(jù)牛頓第二定律求出速率即可．12．如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)，第I象限的等腰三角形MNP區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，y0的區(qū)域內(nèi)存在著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場。已知MN平行于x軸，NP垂直于x軸，N點(diǎn)的坐標(biāo)為（2h，2h），不計粒子的重力，求：(1)電場強(qiáng)度的大??；(2)最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(3)粒子在最小磁場中的運(yùn)動時間。今把小球從點(diǎn)的正上方離點(diǎn)距離為的點(diǎn)以水平速度拋出，如圖所示。一帶正電的粒子，質(zhì)量為m，電荷量為q，經(jīng)電壓為U的電場加速后，從靠近A板處豎直向下進(jìn)入勻強(qiáng)電場并從下方離開板間電場，不計粒子的重力和空氣阻力，求：(1)粒子在A、B板間運(yùn)動的時間；(2)若使粒子在板間電場中偏離量最大，則板間電場的電場強(qiáng)度是多少?【答案】(1)(2)【解析】【分析】【詳解】(1)粒子加速，根據(jù)動能定理得，解得：；粒子在豎直方向做勻速運(yùn)動，粒子在A、B板間運(yùn)動的時間為：①；(2)粒子在板間電場中偏離量最大時：②，又③，由牛頓第二定律得：④，①②③④聯(lián)立解得板間電場的電場強(qiáng)度大小是：。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為
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