(物理) 高考物理带电粒子在复合场中的运动专题训练答案及解析

2025/5/4 21:15:46

(1)带电粒子自坐标原点O射入匀强磁场的速度大小; (2)匀强电场的电场强度大小;

(3)若自O点射入磁场的粒子带正电,粒子的质量、带电量、初速度等都不变,则在粒子离开O点后的运动中第二次与虚线PQ相交的交点坐标. 【来源】2019年山东省德州市高三一模物理试卷

qBL13qB2L3【答案】(1);(2);(3)(L,L).

m2m6【解析】 【详解】

mv2(1)粒子在磁场中运动时qvB=,3L=2rsin60°

r解得粒子自坐标原点O射入匀强磁场的速度大小v=(2)粒子自M到N做类平抛运动 沿电场方向:3Lsin60°=垂直电场方向;(

qBL mqE2t1 2m3?1)L-3Lcos60?=vt1 23qB2L得电场强度E=

m(3)若自O点射人磁场的粒子带正电,粒子在磁场中逆时针转过240°后自R点垂直于电 场方向离开磁场,如图所示.

离开磁场时x坐标;xR??rcos30???3L 2(r?rsin30?)?y坐标:yR??3L 2粒子进入电场后自R到S做类平抛运动 垂直电场方向;xRs?vt2 沿电场方向:yRs?tan60°=

qE2t2 2myRS xRS解得:t2?23m23,xRS?L,yRS?2L 3qB33L 6第二次与虚线PQ的交点S的x坐标:x?xRS?xR?y坐标:y?yRS?yR?1L 213L,L)

26则第二次与虚线PQ的交点S的坐标为(

10.如图所示,空间有相互平行、相距和宽度也都为L的I、II两区域,I、II区域内有垂直于纸面的匀强磁场,I区域磁场向内、磁感应强度为B0,II区域磁场向外,大小待定。现有一质量为m,电荷量为?q的带电粒子,从图中所示的一加速电场中的MN板附近由静止释放被加速,粒子经电场加速后平行纸面与I区磁场边界成45°角进入磁场,然后又从I区

右边界成45°角射出。

(1)求加速电场两极板间电势差U;

(2)若II区磁感应强度也是B0时,则粒子经过I区的最高点和经过II区的最低点之间的高度差是多少?

(3)为使粒子能返回I区,II区的磁感应强度B应满足什么条件?并求出粒子从左侧进入I区到从左侧射出I区需要的最长时间。

【来源】河南省南阳中学2019届高三下学期第十七次考试理综物理试题

q2B02L2 (2)h?2L (3)B?【答案】(1)U?4m【解析】 【详解】

m2?1t?32??2??4 B0,

qB02??(1)画出粒子在磁场中运动的示意图,如图所示:

粒子在加速电场中根据动能定理可得qU?12mv 2v2粒子在I区域做圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力可得qvB0?m

R1根据几何关系可得:R1?2L 2q2B02L2联立可得加速电场两极板间电势差U?

4m(2)粒子在II区域运动的半径与I区域相同,

高度差由图中几何关系可得:h?2R?1?cos???Ltan? 可得:h?2L

(3)画出粒子刚好从II区域右边界穿出磁场的临界状态,即轨迹圆与右边界相切的情况.

根据几何关系可得R2?1?cos???L, 解得B?可知当B?2?1B0 22?1B0时,粒子在II区域中运动的时间最长,即粒子从左侧进入Ⅰ区到从左2侧射出Ⅰ区的时间最长

粒子两次在I区域运动的时间为t1?2?粒子两次在磁场之间的时间为t2?粒子在II区域运动的时间t3?12?m? 4qB022L4m? vqB032?m??34qB?02?1?qB?m0

总时间t?t1?t2?t3?32??2??4?m?qB

11.如图所示,在xoy平面的第二象限内有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度的大小E=102V/m,第一象限某区域内存在着一个边界为等边三角形的匀强磁场,磁场方向垂直xoy平面向外。一比荷

q=107C/kg的带正电粒子从x轴上的P点射入电场,速度大小mv0=2×104m/s,与x轴的夹角θ=60°。该粒子经电场偏转后,由y轴上的Q点以垂直于y轴的方向进入磁场区域,经磁场偏转射出,后来恰好通过坐标原点O,且与x轴负方向的夹角α=60°,不计粒子重力。求:


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