2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第九章磁場課件學(xué)案練習(xí)（打包12套）.zip
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第九章 第26講 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)
1．如圖所示，絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向水平向右，電場強(qiáng)度大小為E，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿MN下滑，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離開MN做曲線運(yùn)動(dòng)．A、C兩點(diǎn)間距離為h，重力加速度為g.
(1)求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC；
(2)求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功Wf；
(3)若D點(diǎn)為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的P點(diǎn)．已知小滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大小為vD，從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為t，求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小vP.
解析 (1)小滑塊沿MN運(yùn)動(dòng)過程，水平方向受力滿足
qvB＋FN＝qE，①
小滑塊在C點(diǎn)離開MN時(shí)FN＝0，②
解得vC＝.③
(2)由動(dòng)能定理mgh－Wf＝mv－0，④
解得Wf＝mgh－.⑤
(3)如圖所示，小滑塊速度最大時(shí)，速度方向與電場力、重力的合力方向垂直．撤去磁場后小滑塊將做類平拋運(yùn)動(dòng)，等效加速度為g′，
g′＝，
且v＝v＋g′2t2，
解得vP＝.
答案 (1) (2)mgh－
(3)
2．如圖所示，足夠大的平行擋板A1、A2豎直放置，間距6L.兩板間存在兩個(gè)方向相反的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN為理想分界面，Ⅰ區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，方向垂直紙面向外．A1、A2上各有位置正對的小孔S1、S2，兩孔與分界面MN的距離均為L.質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子經(jīng)寬度為d的勻強(qiáng)電場由靜止加速后，沿水平方向從S1進(jìn)入Ⅰ區(qū)，并直接偏轉(zhuǎn)到MN上的P點(diǎn)，再進(jìn)入Ⅱ區(qū)，P點(diǎn)與A1板的距離是L的k倍，不計(jì)重力，碰到擋板的粒子不予考慮．
(1)若k＝1，求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E；
(2)若20)的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向入射到該磁場中．不計(jì)重力和粒子間的影響．
(1)若粒子以初速度v1沿y軸正向入射，恰好能經(jīng)過x軸上的A(a,0)點(diǎn)，求v1的大小；
(2)已知一粒子的初速度大小為v(v>v1)，為使該粒子能經(jīng)過A(a,0)點(diǎn)，其入射角θ(粒子初速度與x軸正向的夾角)有幾個(gè)？并求出對應(yīng)的sin θ值；
(3)如圖乙，若在此空間再加入沿y軸正向、大小為E的勻強(qiáng)電場，一粒子從O點(diǎn)以初速度v0沿y軸正向發(fā)射．研究表明：粒子在xOy平面內(nèi)做周期性運(yùn)動(dòng)，且在任一時(shí)刻，粒子速度的x分量vx與其所在位置的y坐標(biāo)成正比，比例系數(shù)與電場強(qiáng)度大小E無關(guān)．求該粒子運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度值vm.
解析 (1)帶電粒子以速率v在勻強(qiáng)磁場B中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為R，有
qvB＝m，①
當(dāng)粒子沿y軸正向入射，轉(zhuǎn)過半個(gè)圓周至A點(diǎn)，該圓周半徑為R1，有
R1＝，②
由②代入①式得
v1＝.③
(2)如圖，O、A兩點(diǎn)處于同一圓周上，且圓心在x＝的直線上，半徑為R.當(dāng)給定一個(gè)初速率v時(shí)，有2個(gè)入射角，分別在第1、2象限，有
sin θ′＝sin θ＝，④
由①④式解得sin θ＝.⑤
(3)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中僅電場力做功，因而在軌道的最高點(diǎn)處速率最大，用ym表示其y坐標(biāo)，由動(dòng)能定理，有
qEym＝mv－mv，⑥
由題知vm＝kym.⑦
若E＝0時(shí)，粒子以初速度v0沿y軸正向入射，有
qv0B＝m，⑧
v0＝kR0，⑨
由⑥⑦⑧⑨式解得
vm＝＋.
答案 (1) (2)2個(gè) 均為sin θ＝
(3)＋
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