2019高考物理三輪沖刺 大題提分 大題精做12 帶電粒子在復合場中運動.docx
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大題精做十二 帶電粒子在復合場中運動 1．【龍巖質(zhì)量檢測】如圖所示，在xOy坐標平面內(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)過坐標原點O進入勻強磁場。已知P點坐標為(－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??； (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：x＝2rsin θ＝。 2．【河南九師聯(lián)盟質(zhì)檢】如圖所示，豎直平面內(nèi)有一直角坐標系xOy，x軸沿水平方向。第二、三象限有垂直于坐標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小； (2)求質(zhì)子從坐標原點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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