《2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專(zhuān)題3 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 3.3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(含解析)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專(zhuān)題3 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 3.3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(含解析)(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專(zhuān)題3 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 3.3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(含解析)
1.(xx·海南單科)如圖所示,在x軸上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外;在x軸下方存在勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向與xOy平面平行,且與x軸成45°夾角.一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子以初速度v0從y軸上的P點(diǎn)沿y軸正方向射出,一段時(shí)間后進(jìn)入電場(chǎng),進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)方向相反;又經(jīng)過(guò)一段時(shí)間T0,磁場(chǎng)的方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶?,大小不變.不?jì)重力.
(1)求粒子從P點(diǎn)出發(fā)至第一次到達(dá)x軸時(shí)所需時(shí)間;
(2)若要使粒子能夠回到P點(diǎn),求電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值.
答案:(
2、1) (2)
解析:
(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示
設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為R,運(yùn)動(dòng)周期為T(mén),根據(jù)洛倫茲力公式及圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有qv0B=m
T=
依題意,粒子第一次到達(dá)x軸時(shí),運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π
所需時(shí)間為t1=T
求得t1=.
(2)粒子進(jìn)入電場(chǎng)后,先做勻減速運(yùn)動(dòng),直到速度減小為0,然后沿原路返回做勻加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)x軸時(shí)速度大小仍為v0,設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t2,加速度大小為a,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,有qE=ma
v0=at2
得t2=
根據(jù)題意,要使粒子能夠回到P點(diǎn),必須滿足t2≥T0
得電場(chǎng)強(qiáng)度最大值E=.
2.(xx·重慶理綜)如圖所示,在無(wú)限
3、長(zhǎng)的豎直邊界NS和MT間充滿勻強(qiáng)電場(chǎng),同時(shí)該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于NSTM平面向外和向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,KL為上下磁場(chǎng)的水平分界線,在NS和MT邊界上,距KL高h(yuǎn)處分別有P、Q兩點(diǎn),NS和MT間距為1.8h.質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子從P點(diǎn)垂直于NS邊界射入該區(qū)域,在兩邊界之間做圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度為g.
(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;
(2)要使粒子不從NS邊界飛出,求粒子入射速度的最小值;
(3)若粒子能經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)從MT邊界飛出,求粒子入射速度的所有可能值.
答案:(1) 方向豎直向上 (2)(9-6)
(3)、、
解析:(1)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度
4、大小為E,由題意有mg=qE
得E=,方向豎直向上.
圖1
(2)如圖1所示,設(shè)粒子不從NS邊飛出的入射速度最小值為vmin,對(duì)應(yīng)的粒子在上、下區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為r1和r2,圓心的連線與NS的夾角為φ
由r=,有r1=,r2==r1
由(r1+r2)sin φ=r2,r1+r1cos φ=h
得vmin=(9-6).
(3)如圖2所示,設(shè)粒子入射速度為v,粒子在上、下方區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑分別為r1和r2,粒子第一次通過(guò)KL時(shí)距離K點(diǎn)為x
圖2
由題意有3nx=1.8h(n=1,2,3,…)
x≥
x=
得r1=,n<3.5
即n=1時(shí),v=
n=2時(shí),v=
5、n=3時(shí),v=.
規(guī)律探尋
帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,側(cè)重于應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題方面的考查,涉及的知識(shí)面廣,綜合性強(qiáng),解答方式靈活多變,還經(jīng)常以科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的具體問(wèn)題為背景.
在處理分析該部分問(wèn)題時(shí),要充分挖掘題目的隱含信息,利用題目創(chuàng)設(shè)的情景,對(duì)粒子做好受力分析、運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,培養(yǎng)空間想象能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題的能力.
[考題預(yù)測(cè)]
如圖所示,帶電平行金屬板相距為2R,在兩板間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,與兩板及左側(cè)邊緣線相切.一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)沿兩板間中心線O1O2從左側(cè)邊緣O1點(diǎn)以某一速度射入,恰沿直線通過(guò)圓形磁場(chǎng)
6、區(qū)域,并從極板邊緣飛出,在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t0.若撤去磁場(chǎng),粒子仍從O1點(diǎn)以相同速度射入,則經(jīng)時(shí)間打到極板上.
(1)求兩極板間電壓U及粒子的比荷.
(2)若兩極板不帶電,保持磁場(chǎng)不變,該粒子仍沿中心線O1O2從O1點(diǎn)射入,欲使粒子從兩板左側(cè)間飛出,射入的速度應(yīng)滿足什么條件?
答案:(1) (2)0