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首页高考知识点物理知识点9.磁场带电粒子在复合场中的运动

高考物理知识点

带电粒子在复合场中的运动

绩优堂高考知识点带电粒子在复合场中的运动

考点

磁场及磁场对电流的作用洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在复合场中的运动与电磁场相关的现代技术

共计33道相关试题精选知识点题

【正确答案】
解:

(1)设粒子与板作用前瞬间,速率为  ,由动能定理有

                                         (1分)

粒子与挡板碰后在电场中作类平抛运动,设到达  轴时与  点的竖直距离为  ,在  轴方向有

                                              (1分)

 轴方向有                                   (1分)

由以上各式得                             (1分)

故粒子第一次到达  轴时距坐标原点为                                (1分)

(2)粒子到  点时,  轴方向的速度分量为       (1分)

 与  轴正向的夹角为  有  ,故

此时速度                                                        (1分)

粒子进入磁场后将做匀速率圆周运动,转过  后打到板上的  点时,磁感强度  为最大,有                                                                       (1分)

 知,                              (1分)

当磁感强度的大小减小到  时,粒子做半径为  的圆周运动到达  轴上的  点,之后沿直线运动打到板上的  点。  ,  长为

                                                                               (1分)

同理                                                (1分)

所以  的取值范围为:                                         (1分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
CD
【答案详解】

 对小球受力分析如图所示,则 ,随着 的增加,小球加速度先增大,当 时达到最大值, .继续运动, ,随着 的增大, 逐渐减小,所以A错误.因为有摩擦力做功,机械能与电势能总和在减小,B错误.若在前半段达到最大加速度的一半,则 ,得

;若在后半段达到最大加速度的一半,则 ,

,故C、D正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.沿 方向抛出的带电小球都可能做直线运动
  • B.只有沿 抛出的带电小球才可能做直线运动
  • C.若有小球能做直线运动,则它一定是匀速运动
  • D.两小球在运动过程中机械能均守恒
【正确答案】
AC
【答案详解】

沿 方向抛出的带正电小球,或沿 方向抛出的带负电的小球,在重力、电场力、洛伦兹力作用下,都可能做匀速直线运动,A正确,B错误.在重力、电场力、洛伦兹力三力都存在时的直线运动一定是匀速直线运动,C正确.两小球在运动过程中除重力做功外还有电场力做功,故机械能不守恒,D错误.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
      (1)              (2)   
【答案详解】

    (1)离子的运动轨迹如图所示.

在电场中做类平抛运动有                            

解得

点的横坐标为

(2)由 得速度方向与 轴夹角

离子在磁场中做圆周运动有

                  

由几何关系可得

联立解得

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
C
【答案详解】
 正、负离子在磁场中受洛伦兹力,正离子向 板偏转,负离子向 板偏转, 板带正电, 板带负电, 中电流为从 流向 ,在 内排斥说明电流从 流向 内吸引说明电流从 流向 内排斥说明电流从 流向 ,再利用楞次定律、安倍定则可判断只有C项正确。
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案  (1)     (2)     (3)
【答案详解】

解析    (1)因在 时间内粒子做直线运动,则有  (2分)

解得:                                                         (2分)

(2)在 时间内粒子做一圆周运动和 的类半抛运动

                                                           (2分)

                                                    (2分)

解得:                                                   (2分)

(3)在

                                                      (1分)

                                                      (1分)

                                           (1分)

时间内,粒子做圆周运动                (2分)

解得:                                              (1分)

纵坐标:

整理得:                                  (1分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 (1)     (2)  顺时针方向
【答案详解】

解析    (1)对该微粒,据                                  (3分)

             (3分)

(2)对此液滴,有                                             (2分)

                                                      (2分)

                            (2分)

据左手定则知,其在纸面内沿顺时针方向运动。                          (2分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
AD
【答案详解】

小球沿AC下滑过程中的受力如图:

利用牛顿第二定律可有,

则由以上式子可得:

当小球开始下滑时( ),加速度最大为 ,则A项正确;

当加速度 时,速度最大为 ,则B项错误;

小球沿 下滑到进入 过程中洛伦兹力不做功,摩擦力做负功,再结合题图及球所受重力和电场力情况,则有小球上滑到 的位置比 点低,C项错误;小球沿轨道可以重复下滑、上滑,再下滑再上滑……,运动中小球的能量损失了,每次上升到的高度会降低,最终小球会在 光滑弧段来回运动,则有 ,最低点 处,当小球速度向右时, ,求得 ,当小球速度向左时, ,求得 ,则可判断D项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
A
【答案详解】

 根据量纲法,可得A为正确答案。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 (1)    (2)     (3)见解析
【答案详解】

解析    (1)在 中,有                              (2分)

                                                           (2分)

可判断出离子从切点进入                                             (2分)

离子在 两区域的运动轨迹是对称的,设 为离子在区域 中的运动轨迹所对应圆心角的一半,由几何关系可知离子在区域 中运动轨迹的圆心恰好在 点,则:

                                               (1分)

则离子通过磁场区域所用的时间为:                   (2分)

(2)由对称性可知:离子从原点 处水平射出磁场区域,由图可知侧移量为

                                                   (2分)

(3)离子在电场中运动时受到的电场力方向应向上,所以匀强电场的方向向下(2分)

离子在电场中做类平抛运动,加速度大小为 ,则              (2分)

                                                           (1分)

                                                               (1分)

解得:                                                     (1分)

所以 应放在距 的位置。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 (1)( )       (2)见解析
【答案详解】

解析    (1)从 的过程中,电子做类平抛运动,有

                                                          (2分)

                                                         (2分)

解得:                                                        (1分)

点的坐标为

(2)设电子到达 点的速度大小为 ,方向与 轴正方向的夹角为 ,由动能定理有

                                                  (2分)

                                                      (2分)

解得:        

设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

                                                          (2分)

①当电子与 轴负方向的夹角为 时,其运动轨迹图如图,电子在磁场中偏转 后垂直于 射出,则磁场最小半径

                                                    (2分)

解得                                                    (2分)

②当电子与 轴正方向的夹角为 时,其运动轨迹图如图,电子在磁场中偏转 后垂直于 射出,则磁场最小半径

                                               (2分)

解得                                             (2分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 (1)    (2)   (3)
【答案详解】

解析    (1)设电子到达金属板的小孔 时的速度为 ,根据动能定理                                                                     (2分)

                                                (2分)

电子离开 后做匀速直线运动,所以电子射入磁场时的速度大小等于

(2)设电子在磁场中运动的轨道半径为 ,根据牛顿运动定律    (2分)

                                                      (2分)

(3)如图所示,

设电子打在荧光屏上的 点,距离中心 点距离为 ,磁场一半的宽度为 ,电子在磁场中的偏转角为 ,由图及几何知识可知,

                                             (2分)

                                                       (2分)

                                                       (2分)

代入数据解得                                                (2分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.两个小球到达轨道最低点的速度
  • B.两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力
  • C.磁场中 小球能到达轨道另一端最高处,电场中 小球不能到达轨道另一端最高处
  • D. 小球第一次到达 点的时间大于 小球第一次到达 点的时间
【正确答案】
BC
【答案详解】

根据动能定理,对 球, ,对 球, ,可得 ,所以 球第一次到达 点的时间小于 球第一次到达 点的时间,所以A、D两项均错。由 ,可知 ,所以B项正确。根据能量守恒,洛伦兹力不做功, 球的机械能守恒,故能到达另一端最高处,电场力做负功, 小球机械能减少,故不能到达轨道另一端最高处,所以C项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
解:(1)设粒子射出加速器的速度为

动能定理

由题意得 ,即

(2)在第一个偏转电场中,设粒子的运动时间为

加速度的大小

在离开时,竖直分速度

竖直位移

水平位移

粒子在两偏转电场间做匀速直线运动,经历时间也为

竖直位移

由题意知,粒子竖直总位移

解得

则当加速电压为4  时,

(3)(a)由沿x轴方向射入时的受力情况可知:B平行于x轴,且

(b)由沿±y轴方向射入时的受力情况可知:与Oxy平面平行.

,则f=2F且f=qv1B

解得

(c)设电场方向与x轴方向夹角为

沿 轴方向,由沿 轴方向射入时的受力情况得

解得 =30o,或 =150o

即E与 平面平行且与 轴方向的夹角为30o或150o

同理,若B沿 轴方向

 与 平面平行且与 轴方向的夹角为-30o或-150o

【命题立意】

本题考查带电粒子在电场、磁场中运动,意在考查考生应用数学知识处理物理问题的能力.难度较大.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
解:粒子在磁场中做圆周运动.设圆周的半径为 ,由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得

     ①

式中 为粒子在 点的速度.过 点和 点作直线的垂线,分别与直线交于 点.由几何关系知,线段 和过 两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出)围成一正方形.因此

      ②

,由几何关系得

 ③

     ④

联立②③④式得        ⑤

再考虑粒子在电场中的运动.设电场强度的大小为 ,粒子在电场中做类平抛运动.设其加速度大小为 ,由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力分析得

        ⑥

粒子在电场方向和直线方向运动的距离均为 ,由运动学公式得

        ⑦

       ⑧

式中 是粒子在电场中运动的时间.联立①⑤⑥⑦⑧式得

        ⑨

【命题立意】

本题考查的是带电粒子在电场和磁场中的运动,主要考查考生的综合分析、综合应用、几何知识和物理知识相结合的能力.难度较大.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂

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