2022年高考物理復(fù)習(xí) 專(zhuān)題一 帶電粒子(體)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新人教版

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1、2022年高考物理復(fù)習(xí) 專(zhuān)題一 帶電粒子(體)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新人教版 vo d O MH NMH PMH QMH O′ × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×

2、 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 左 右 1.如圖所示,一個(gè)理想邊界為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)寬度為d,方向垂直紙面向里。一電子從O點(diǎn)沿紙面垂直P(pán)Q以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)。若電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為2d。O′在MN上,且OO′與MN垂直。下列判斷正確的是 ( D ) A.電子將向右偏轉(zhuǎn) B.電子打在MN上的點(diǎn)與O′點(diǎn)的距離為d

3、C.電子打在MN上的點(diǎn)與O′點(diǎn)的距離為 D.電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 2.如圖所示,和為平行的虛線(xiàn),上方和下方都是垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩點(diǎn)都在上。帶電粒子從點(diǎn)以初速與成斜向上射出,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)后正好過(guò)點(diǎn),經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上,不計(jì)重力。下列說(shuō)法中正確的是( AB ) 、帶電粒子經(jīng)過(guò)點(diǎn)時(shí)的速度一定跟在點(diǎn)的速度相同; 、若將帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的初速度變大(方向不變),它仍能經(jīng)過(guò)點(diǎn); 、若將帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的初速度方向改為與成角斜向上,它就不一定經(jīng)過(guò)點(diǎn); 、粒子一定帶正電荷; v0 B M N P Q m,-q d 3.如圖所示,M

4、N、PQ是平行金屬板,板長(zhǎng)為L(zhǎng),兩板間距離為d,PQ帶正電,MN板帶負(fù)電,在PQ板的上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電粒子以速度v0從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間,結(jié)果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進(jìn)磁場(chǎng),然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進(jìn)電場(chǎng)。不計(jì)粒子重力。試求: (1)兩金屬板間所加電壓U的大小; (2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??; (3)在圖中正確畫(huà)出粒子再次進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,并標(biāo)出粒子再次從電場(chǎng)中飛出的速度方向。 解析:(1)設(shè)帶電粒子在平行金屬板勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,由類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)可知: v0 O N P Q m,-q L

5、 d θ θ VN ………………① ………………② …………………③ …………………④ 聯(lián)立求解①~④式解得:……………⑤ 或由動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)的合成、分解的方法,聯(lián)立求解得出正確的結(jié)果同樣給分。 設(shè)帶電粒子第一次飛出電場(chǎng)時(shí)的速度為v 即由動(dòng)能定理;;和①③④聯(lián)立可得 (2)帶電粒子以速度v飛出電場(chǎng)后射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由 ……………………………⑥ …………………⑦ ………………⑧ …………………⑨ 聯(lián)立求解①③④⑤⑥⑦⑧⑨可得………………⑩ 或由下列常規(guī)方法求解:……………⑴ …………………⑵ ……………⑶ ………………⑷ ………………

6、………⑸ 聯(lián)立以上有關(guān)方程求解可得:…………………………⑹ (3)畫(huà)圖正確給2分。(軌跡1分、速度方向1分)見(jiàn)上圖。 4. 如圖所示,真空中有兩水平放置的平行金屬板C、D,上面分別開(kāi)有正對(duì)的小孔O1和O2,金屬板C、D接在正弦交流電源上,兩板間的電壓uCD隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)如右圖所示。t=0時(shí)刻開(kāi)始,從D板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量為 m=3.2×10-25kg,電荷量為 q=1.6×10-19C的帶正電的粒子(可認(rèn)為飄入速度為零)。在C板外側(cè)有以MN為上邊界CM為左邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN與C金屬板平行,相距d=10cm,O2C的長(zhǎng)度L=10cm,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=0.

7、10T,方向垂直于紙面向里,粒子的重力及粒子間相互作用力忽略不計(jì)。平行金屬板C、D之間的距離足夠小,粒子在兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可忽略不計(jì)。求: (1)帶電粒子經(jīng)小孔O2進(jìn)入磁場(chǎng)后,能飛出磁場(chǎng)邊界MN的最小速度為多大? (2)從0到0.06s末時(shí)間內(nèi)哪些時(shí)間段飄入小孔O1的粒子能穿過(guò)電場(chǎng)并飛出磁場(chǎng)邊界MN? (3)磁場(chǎng)邊界MN有粒子射出的長(zhǎng)度范圍有多長(zhǎng)。(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) ~ uCD C D M N B O2 O1 uCD/V t/s O 0.03 0.06 50 0.015 -50 解析:(1)帶電粒子的圓軌道與MN相

8、切時(shí),軌道半徑, 由有=5×103m/s。 (2)帶電粒子在CD間加速,由動(dòng)能定理有 當(dāng)時(shí),CD兩板間的電壓25V 粒子能飛出磁場(chǎng)邊界的時(shí)間為從0.005s到0.025s。 (3)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)半徑為Rm,則有 粒子飛出磁場(chǎng)邊界時(shí)相對(duì)小孔向左偏移的最小距離為 磁場(chǎng)邊界MN有粒子射出的長(zhǎng)度范圍 5、如圖所示,無(wú)限寬廣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在xoy平面內(nèi),x軸上下方磁場(chǎng)均垂直xoy平面向里,x軸上方的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,x軸下方的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為4B/3。現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電量為—q帶負(fù)電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y方向進(jìn)入上方磁場(chǎng)。在粒子運(yùn)

9、動(dòng)過(guò)程中,與x軸交于若干點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力。求: (1)在與x軸的所有交點(diǎn)中,粒子兩次通過(guò)同一點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 (2)先后通過(guò)x軸上同一點(diǎn)的時(shí)間間隔。 解:(1)粒子在x軸上方磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑r1,下方磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑r2 由 (3分) 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,如把x上方運(yùn)動(dòng)的半周與x下方運(yùn)動(dòng)的半周稱(chēng)為一周期的話(huà),則每經(jīng)過(guò)一周期,在x軸上粒子右移 (2分)3 則在每4周期剛結(jié)束時(shí)粒子第二次經(jīng)過(guò)的這一點(diǎn),以后每過(guò)一周期將會(huì)出現(xiàn)符合要求的點(diǎn)。 故(4分)(式中k取1、2、3……) (2)x上方的周期為T(mén)1,x下方的周為T(mén)2, (2分) (2分) 先后通過(guò)的時(shí)間間隔(3分)

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