《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題69 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動（B）加練半小時（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題69 帶電粒子在組合場中的運(yùn)動（B）加練半小時（含解析）（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、帶電粒子在組合場中的運(yùn)動 1.如圖1所示，在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)有MQ邊長為L的矩形區(qū)域MNPQ，矩形區(qū)域內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E；在y≥0的區(qū)域內(nèi)有垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，半徑為R的光滑絕緣空心半圓管ADO固定在坐標(biāo)平面內(nèi)，半圓管的一半處于電場中，圓心O1為MN的中點(diǎn)，直徑AO為垂直于水平虛線MN，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(重力不計)從半圓管的O點(diǎn)由靜止釋放，進(jìn)入管內(nèi)后從A點(diǎn)穿出恰能在磁場中做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動. 圖1 (1)該粒子帶哪種電荷？勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少？ (2)若粒子再次進(jìn)入矩形區(qū)域MNPQ時立即撤去磁場，此后粒子恰好從QP的

2、中點(diǎn)C離開電場.求矩形區(qū)域的MQ邊長L與R的關(guān)系. (3)在滿足(2)的基礎(chǔ)上，求粒子從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的時間. 2.(2018·河南省新鄉(xiāng)市一模)如圖2所示，在直角坐標(biāo)系xOy平面的四個象限內(nèi)各有一個邊長為L的正方形區(qū)域，其中在第二象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，第一、三、四象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場，各磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均相等.第一象限的x＜L、L＜y＜2L的區(qū)域內(nèi)，有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子從坐標(biāo)(L，)處以初速度v0沿x軸負(fù)方向射入電場，射出電場時通過坐標(biāo)(0，L)點(diǎn)，不計

3、粒子重力. 圖2 (1)求電場強(qiáng)度E的大??； (2)為使粒子進(jìn)入磁場后途經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)O到達(dá)坐標(biāo)(－L,0)點(diǎn)，求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； (3)求第(2)問中粒子從進(jìn)入磁場到從坐標(biāo)(－L,0)點(diǎn)射出磁場整個過程所用的時間. 答案精析 1.(1)正電荷　　(2)L＝2R (3)(＋1) 解析　(1)粒子由靜止進(jìn)入管內(nèi)，必須帶正電荷. 粒子從O到A過程中由動能定理得qER＝mv2. 從A點(diǎn)穿出后做勻速圓周運(yùn)動，有qvB＝. 聯(lián)立解得B＝. (2)粒子再次進(jìn)入矩形區(qū)域后做類平拋運(yùn)動，由題意得 R＝at2，a＝，L＝vt. 聯(lián)立解得L＝2R. (3)粒子從A

4、點(diǎn)到矩形邊界MN的過程中，有 t1＝T＝×＝×＝. 從矩形邊界MN到C點(diǎn)的過程中，有 t2＝＝. 故所求時間t＝t1＋t2＝(＋1). 2.(1)　(2)(n＝1,2,3…)　(3) 解析　(1)帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，有L＝v0t，＝at2，qE＝ma，聯(lián)立解得E＝. (2)粒子進(jìn)入磁場時，vy＝at＝v0，速度方向與y軸負(fù)方向夾角的正切值tanθ＝＝1，速度大小v＝＝v0，設(shè)x為粒子每個偏轉(zhuǎn)圓弧對應(yīng)的弦長，根據(jù)運(yùn)動的對稱性，粒子能到達(dá)(－L,0)點(diǎn)，應(yīng)滿足L＝2nx，其中n＝1,2,3…粒子運(yùn)動軌跡如圖甲所示，每個偏轉(zhuǎn)圓弧對應(yīng)的圓心角為；當(dāng)滿足L＝(2n＋1)x時，粒子軌跡如圖乙所示，由于x＜－L區(qū)域沒有磁場，因此粒子實(shí)際不能從(－L,0)點(diǎn)離開磁場，這種情況不考慮.設(shè)圓弧的半徑為R，圓弧對應(yīng)的圓心角為，則有x＝R，此時滿足L＝2nx，聯(lián)立可得R＝(n＝1,2,3…)， 洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有qvB＝m， 得B＝(n＝1,2,3…) (3)粒子從進(jìn)入磁場到從坐標(biāo)(－L,0)點(diǎn)射出磁場整個過程中，圓心角的總和θ＝2n××2＝2nπ，t＝T×＝＝. 5