《2015届高三物理二轮高考题型练：题型16 带电粒子在复合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015届高三物理二轮高考题型练：题型16 带电粒子在复合场中的运动（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物理备课大师 免费】 带电粒子在复合场中的运动1如图 1 所示，直角坐标系 于竖直平面内，在水平的 x 轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直 面向里，电场线平行于 y 轴，一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的小球，从 y 轴上的 A 点水平向右抛出，经 x 轴上的 M 点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从 x 轴上的 N 点第一次离开电场和磁场，M、N 之间的距离为 L，小球过 M 点时的速度方向与 x 轴的方向夹角为 ，不计空气阻力，重力加速度为 g，求：图 1(1)电场强度 E 的大小和方向；(2)小球从 A 点抛出时初速度 3)小球从 A 点运动到 N 点
2、的时间 1) ，方向竖直向上(2)(3) 1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，有：qE E ，电场强度方向2)小球做匀速圆周运动，设半径为 r，由几何关系知：免费】，有：v 0 (3)设小球到 M 点的竖直分速度为 vy，vyv 0t1t 2 22 2 tt 1t 2 2014天津12)同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用，其基本原理简化为如图2 所示的模型M、N 为两块中心开有小孔的平行金属板质量为 m、电荷量为q 的粒子A(不计重力)从 M 板小孔飘入板间，初速度可视为零每当 A 进入板间，两板的电势差变为U，粒子得到加速，当 A 离开 N 板时，两板的电荷量均立即变为零两板外部存
3、在垂直纸面向里的匀强磁场，A 在磁场作用下做半径为 R 的圆周运动，R 远大于板间距离A 经电场多次加速，动能不断增大，为使 R 保持不变，磁场必须相应地变化不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应求：图 2(1)A 运动第 1 周时磁场的磁感应强度 2)在 A 运动第 n 周的时间内电场力做功的平均功率 n；P(3)若有一个质量也为 m、电荷量为kq(k 为大于 1 的整数)的粒子 B(不计重力)与 A 同时从M 板小孔飘入板间，A、B 初速度均可视为零，不计两者间的相互作用，除此之外，其他条件均不变下图中虚线、实线分别表示 A、B 的运动轨迹
4、在 B 的轨迹半径远大于板间距离的前提下，请指出哪个图能定性地反映 A、B 的运动轨迹，并经推导说明理由物理备课大师 免费】(1) (2) (3)A理由见解析1R 2 1)设 A 经电场第 1 次加速后速度为 动能定理得 012 21A 在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力式得 .1R 2)设 A 经 n 次加速后的速度为 动能定理得012 2 做第 n 次圆周运动的周期为 2 运动第 n 周的时间内电场力做功为 Wn该段时间内电场力做功的平均功率为 n 式解得 n . )A 图能定性地反映 A、B 运动的轨迹A 经过 n 次加速后，设其对应的磁感应强度为 、B 的周期分别为 ，综合
5、式并分别应用 A、B 的数据得 2 的 k 倍，所以 A 每绕行 1 周，B 就绕行 k 周由于电场只在 A 通过时存在，故 B 仅在与 A 同时进入电场时才被加速物理备课大师 免费】，A、B 的速度分别为 考虑到式 2 ，对 A 有 的轨迹半径为 R，有 Tv n2R比较上述两式得 R动过程中 B 的轨迹半径始终不变由以上分析可知，两粒子运动的轨迹如图 A 所示3一圆筒的横截面如图 3 所示，其圆心为 O，筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 d 的平行金属板 M、N，其中 M 板带正电荷，N 板带等量负电荷质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子自 M 板边缘的 P 处由静止释放，经
6、 N 板的小孔 S 以速度 O 方向射入磁场中粒子与圆筒发生 3 次碰撞后仍从 S 孔射出设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：图 3(1)M、N 间电场强度 E 的大小；(2)圆筒的半径 R；(3)欲使粒子仍从 M 板边缘的 P 处由静止释放，进入圆筒后与圆筒碰撞 2 次后从 S 孔射出，在保持 M、N 间电场强度 E 不变的情况下，应如何平移 M 板？答案(1) (2) (3)向左平移 21)设两板间的电压为 U，由动能定理得 )粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由于粒子与圆筒发生 3 次碰撞又从 S 孔射出，由几何关系知 r免费】，得 )粒子进入磁场后
7、做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为 O，圆半径为 r，由于粒子与圆筒发生 2 次碰撞又从 S 孔射出，因此，弧所对的圆心角 3由几何关系得 r 3粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，得 2r设粒子做匀速圆周运动的轨道半径为 r，则 r3v 12 UU v 23U得 d3 板向左平移距离 ddd图 4 所示的平面直角坐标系中，在 y0 的区域存在匀强电场，场强沿 y 轴负方向，在y0 的区域存在匀强磁场，磁场方向垂直于坐标平面向外一电荷量为 q、质量为 m 的带正电粒子，经过 y 轴上 yh 处的点 向沿 x 轴正方向；然后经过 x 轴上x2h 处的 计粒子重力物理备课大师 免费】(1)求电场
8、强度的大小；(2)若粒子进入磁场后，接着经过了 y 轴上 y2h 处的 磁感应强度的大小；(3)若只改变磁场的大小(仍为匀强磁场)，让粒子仍从 2沿原路径进入磁场后，为了使粒子能再次通过 磁感应强度的大小满足的条件答案(1) (2) 或 (n1,2,3,4) n 1 1)粒子运动轨迹如图甲所示在电场中，av 0 )在电场中 vyatv 0进入磁场的速度 v 向与 x 轴成 45在磁场中，连接 3两点，由几何关系知， 为圆弧的直径，所以 R h，又由 m ，所以 B )设满足条件的磁感应强度为 B，下面分两种情况进行讨论第一种情况：根据对称性，轨迹关于 y 轴对称，能过 理备课大师 免费】2 m
9、 ，所以 B 果轨迹与 y 轴不对称，能过 粒子此后在电场中偏转 n 次后再经过 n1 时，粒子在磁场中将偏转 2 次过 2141 1 2121当 n2 时，粒子在磁场中将偏转 3 次过 2242 1 2221当粒子在电场中偏转 n 次时，粒子在磁场中将 n1 次过 22n4n 1 221(n1,2,3，4)21所以 R (n1,2,3,4)221又由 m ， (n1,2,3,4) n 1 2点的条件是 B 或 B (n1,2,3,4) n 1 考模型 4】场、磁场同时存在，1 在电场中做匀加速直线运动，在有界磁场中做匀速圆周运动.2 在电物理备课大师 免费】，类问题实质是类平抛运动、直线运动和圆周运动组成的多过程问题，要善于把多过程分解，键是找圆心画出运动轨迹，并结合几何知识，求出半径或运动的时间.
