高考物理一轮复习 第8章 磁场 4 题型探究课 带电粒子在复合场中的运动题型专练巩固提升 新人教版.doc
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1、1 / 7【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 第第 8 8 章章 磁场磁场 4 4 题型探究课题型探究课 带电粒子在复合场中的运动题型专练巩固提升带电粒子在复合场中的运动题型专练巩固提升 新人教版新人教版1现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场与磁场的宽度均为 d电场强度为 E,方向水平向右;磁感应强度为B,方向垂直纸面向里电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子在第 1 层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动
2、时的电磁辐射(1)求粒子在第 2 层磁场中运动时速度 v2 的大小与轨迹半径r2;(2)粒子从第 n 层磁场右侧边界穿出时,速度的方向与水平方向的夹角为 n,试求 sin n;(3)若粒子恰好不能从第 n 层磁场右侧边界穿出,试问在其他条件不变的情况下,也进入第 n 层磁场,但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之解析:(1)粒子在进入第 2 层磁场时,经过两次电场加速,中间穿过磁场时洛伦兹力不做功由动能定理,有 2qEdmv由式解得v22 2 / 7粒子在第 2 层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力,有qv2Bm,r2)由式解得r2 (2)设粒子在第 n 层磁场中运动的速
3、度为 vn,轨迹半径为 rn(各量的下标均代表粒子所在层数,下同)nqEdmvqvnBm,rn)甲粒子进入第 n 层磁场时,速度的方向与水平方向的夹角为n,从第 n 层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为n,粒子在电场中运动时,垂直于电场线方向的速度分量不变,有vn1sin n1vnsin n由图甲看出rnsin nrnsin nd由式得rnsin nrn1sin n1d3 / 7由式看出 r1sin 1,r2sin 2,rnsin n 为一等差数列,公差为 d,可得rnsin nr1sin 1(n1)d10乙当 n1 时,由图乙看出r1sin 1d由式得sin nB (3)若粒子恰好
4、不能从第 n 层磁场右侧边界穿出,则n,sin n1在其他条件不变的情况下,换用比荷更大的粒子,设其比荷为,假设能穿出第 n 层磁场右侧边界,粒子穿出时速度方向与水平方向的夹角为 n,由于q m则导致 sin n1说明 n 不存在,即原假设不成立所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界答案:见解析2(2018宿迁模拟)如图所示的平面直角坐标系 xOy,在第、象限内有平行于 y 轴,电场强度大小相同、方向相反的匀强电场,在第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场一质量为 m,电荷量为 q 的带电粒子,从 y 轴上的 M(0,d)点,以大小为v0 的速度沿 x 轴正方向射入电场,通过电场后从 x
5、 轴的 N 点进入第象限内,又经过磁场垂直 y 轴进入第象限,最终粒子从 x 轴上的 P 点离开不计粒子所受到的重力求:(1)匀强电场的电场强度 E 和磁场的磁感应强度 B 的大小;4 / 7(2)粒子运动到 P 点的速度大小;(3)粒子从 M 点运动到 P 点所用的时间解析:(1)粒子运动轨迹如图所示设粒子在第象限内运动的时间为 t1,粒子在 N 点时速度大小为 v1,方向与 x 轴正方向间的夹角为 ,则:xv0t1dyatdqEma,tan at1 v0v1v0 cos 联立以上各式得:,v12v0,E,2qd)粒子在第象限内做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:qv1Bm,R)由几何关系得:
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