2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做12 帶電粒子在復(fù)合場中運動.docx
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大題精做十二 帶電粒子在復(fù)合場中運動 1．【龍巖質(zhì)量檢測】如圖所示，在xOy坐標(biāo)平面內(nèi)，x＜0的區(qū)域存在沿y軸負方向的勻強電場，在第四象限內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場。一質(zhì)量為m，帶電量為q粒子在電場中的P點以初速度v0沿x軸正方向射出，恰好經(jīng)過坐標(biāo)原點O進入勻強磁場。已知P點坐標(biāo)為(－L，)，磁場的磁感應(yīng)強度，不計粒子重力。求： (1)勻強電場的場強大小； (2)粒子在O點時速度的大小和方向； (3)粒子從磁場射出時的橫坐標(biāo)x。 【解析】(1) 粒子在電場中做類平拋運動，水平方向：L＝v0t 豎直方向：， 解得：，。 (2) 粒子經(jīng)過O點時的速度： 設(shè)速度方向與x軸正方向間夾角為θ，則 所以θ＝60 即粒子在O點的速度大小為2v0，方向與x正向成60角斜向下。 (3) 粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得： 解得：r＝2L 粒子從磁場射出時的橫坐標(biāo)：x＝2rsin θ＝。 2．【河南九師聯(lián)盟質(zhì)檢】如圖所示，豎直平面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，x軸沿水平方向。第二、三象限有垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強磁場，與x軸成θ＝30角的絕緣細桿固定在二、三象限；第四象限同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直于坐標(biāo)平面向里磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，一質(zhì)量為m，電荷量為q帶電小球a穿在細桿上沿細桿勻速下滑，在N點脫離細桿恰能沿圓周軌道運動到x軸上的A點，且速度方向垂直于x軸。已知A點到坐標(biāo)原點O的距離為，小球a與絕緣細桿的動摩擦因數(shù)，，重力加速度為g，空氣阻力忽略不計。求： (1)帶電小球的電性及電場強度的大小E； (2)第二、三象限里的磁場的磁感應(yīng)強度大小B1； (3)當(dāng)帶電小球a剛離開N點時，從y軸正半軸距原點O為的P點(圖中未畫出)以某一初速度水平向右平拋一個不帶電的絕緣小球b，b球剛好運動到x軸時與向上運動的a球相碰，則b球的初速度為多大？ 【解析】(1)由帶電小球a在第四象限內(nèi)做勻速圓周運動可得，帶電小球a帶正電，且mg＝qE 解得：E＝mgq (2)帶電小球a從N點運動到Q點的過程中，設(shè)運動半徑為R，有： qvB＝mv2R 由幾何關(guān)系有R+Rsinθ＝32l 聯(lián)立解得v＝qlBm＝5πg(shù)l6 帶電小球a在桿上勻速運動時，由平衡條件有 mgsinθ＝μ（qvB1－mgcosθ） 解得B1＝7mqg10πl(wèi) (3)帶電小球a在第四象限內(nèi)做勻速圓周運動的周期T＝2πRv＝24πl(wèi)5g 帶電小球a第一次在第一象限豎直上下運動的總時間為t0＝2vg＝10πl(wèi)3 絕緣小球b平拋運動至x軸上的時間為t＝2hg＝210πl(wèi)3g 兩球相碰有t＝T3+nt0+T2 聯(lián)立解得n＝1 設(shè)絕緣小球b平拋的初速度為v0，則72l＝v0t 解得v0＝147gl160π。 1．【日照期末】如圖所示，真空中有以O(shè)1為圓心、r半徑的圓形勻強磁場區(qū)域，坐標(biāo)原點O為圓形磁場邊界上的一點。磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于紙面向外。x＝r的虛線右側(cè)足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、大小為E的勻強電場。從O點在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，速度方向與x軸正方向成120角的質(zhì)子，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又垂直射入電場，到達x軸上的P點(圖中未畫出)。已知質(zhì)子的電荷量為e、質(zhì)量為m，質(zhì)子重力可忽略。 (1)求質(zhì)子射入磁場時的速度大??； (2)求質(zhì)子從坐標(biāo)原點O到x軸上的P點所需的時間； (3)若質(zhì)子沿y釉正方向射入磁場，在離開磁場前的某一時刻，磁場方向不變、大小突然變?yōu)锽1，此后質(zhì)子恰好被束縛在該圓形磁場中，則B1的最小值為多少? 【解析】(1) 設(shè)質(zhì)子射磁場時的速度為v．質(zhì)子射入磁場后做勻速圓周運動，質(zhì)子的軌跡如圖所示。由幾何關(guān)系知，質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑為R＝r 由牛頓第二定律：evB＝mv2R 解得：v＝eBrm； (2)質(zhì)子在磁場中運動的周期T＝2πmqB 質(zhì)子在磁場中的運動軌跡所對應(yīng)的圓心角為1200，運動時間為t1＝T3＝2πm3eB 質(zhì)子離開磁場做勻速直線運動，勻速運動位移為：s＝r(1-sin600) 勻速運動的時間為：t2＝sv＝2-32eBm 質(zhì)子垂直射入電場做類平拋運動，設(shè)在電場中的運動時間為t3 豎直位移為y＝r(1+cos600) 根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律y＝12at32，其中a＝eEm 解得：t3＝3mreE 質(zhì)子從O點到達x軸的時間t＝t1+t2+t3＝2πm3eB+(2-3)m2eB+3mreE； (3)若粒子運動軌跡的圓心為O3，如圖所示。當(dāng)質(zhì)子運動到軌跡與O1O3連線交點處時，僅改變磁場大小，粒子運動的半徑最大，即B1對應(yīng)最小。 由幾何關(guān)系得，最大半徑Rmax＝2-22r 由evB1＝mv2Rmax 解得：B1＝22-2B。 2．【華中師大附中期末】坐標(biāo)原點O處有一點狀的放射源，它向xOy平面內(nèi)的x軸上方各個方向發(fā)射帶正電的同種粒子，速度大小都是v0，在0下載提示(請認真閱讀)
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