木里縣中學(xué)高三物理 粒子在磁場運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)作業(yè)

mvmv四省里中高物復(fù)：子磁運(yùn)作1分）圖所示，水平地上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=8×10C的球，小的直徑比管的內(nèi)徑略?。诠芸谒谒矫鍹N的下方存在著垂直紙面向、磁感應(yīng)強(qiáng)度15T勻強(qiáng)磁場，面上還存在著豎直向上、場強(qiáng)E=的強(qiáng)電場和垂直紙向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度=5T的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)讓小車始終保持v2m/s的度速向右運(yùn)動(dòng)，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界為時(shí)的起點(diǎn)，測得小球?qū)軅?cè)壁的彈力高度h變化的關(guān)系如圖所示g取10m/s，計(jì)空氣阻力．求：⑴小球剛進(jìn)入磁場B時(shí)速度a的小；⑵絕緣管的長度L；⑶小球離開管后再次經(jīng)過水平面MN時(shí)管口的距eq\o\ac(△,離)．

2F/×10N

N2.4

1解析小為研究對象，豎方向小球受重力和恒定的洛倫茲力，小球在管中豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度設(shè)為a，則

fmgqvBm

（分⑵在小球運(yùn)動(dòng)到管口時(shí)，F(xiàn)N，v為球豎直分速，由FB，則qB

2m/s

（分由v

得

v22

（分⑶小球離開管口進(jìn)入復(fù)合場，其中＝2×N，．（1分）故電場力與重力平衡，小球在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合速度與成45°角，故軌道半徑為RRqB

（分

22小球離開管口開始計(jì)時(shí)，到再次經(jīng)過所過的水平距離2R（分）對應(yīng)時(shí)間

（）小車運(yùn)動(dòng)距離為x，xvt

2

m（分）所以小球此時(shí)離小車頂端的距離為

（分2分安宿州泗縣質(zhì)檢）帶電粒子在AB兩板間靠近A板央附近S處止釋放,在兩極板電壓中加,從孔P平行極板向的速度從CD極板央垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場B板近CD板的邊緣如圖在CD兩間加如圖乙所示的交變電,設(shè)

t

時(shí)刻粒子剛好進(jìn)入CD極板

t

時(shí)刻粒子恰好從D板下邊緣飛入勻強(qiáng)磁勻強(qiáng)磁場的上邊界與CD極的下邊緣在同一水平,磁場范圍足夠,加速電場AB間距離,偏轉(zhuǎn)電場CD間的距離及CD極板均為

,圖乙中

t

和

都為已知，帶電粒子重力不計(jì)，不考慮電場和磁場邊界影響.求（）速電壓

？（）電粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度？（）帶電粒子在

t

時(shí)刻剛好從C極的下邊緣進(jìn)偏轉(zhuǎn)電場，并剛能返回到初始位置S處，t（）電粒子全程運(yùn)動(dòng)的周期

T

？解析電粒子入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度，從偏轉(zhuǎn)電場中射出的速度即由幾何關(guān)系可知

V

，在

加速電場中，有

qU

mV

，在偏轉(zhuǎn)電場中，有

11qU()2mV2mV22所以：

U

U

（）電粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小

2d

，速度方向和磁場邊界成

角。5分（）電粒子在磁場中，

qBV

V2

R

mVqB

V

R有題可知

t30

332)44

則

t

)t

………分帶電粒子全程運(yùn)動(dòng)的周期：

T2(

2dd3)T400

=

6t0

34

t

0

……………分3.(14分（2013山兗州質(zhì)）如，豎直平面坐標(biāo)系的一象限，有垂直面向外的水平勻強(qiáng)磁場和豎直向上的勻強(qiáng)電場，大小分別為和；第四象限有垂直xoy

面向里的水平勻強(qiáng)電,大小也為E三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的圓軌道軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)

相切最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面切于

.一量為

m

的帶電小球從

y

軸上(

)的

P

點(diǎn)沿

軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn),恰好通過坐標(biāo)原點(diǎn)

,且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng),過點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限并在場中運(yùn)動(dòng)(已知重力加速度為

g

).(1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量；(2)

P

點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)

至少多高；(3)若該小球以滿足(中最小值的位置和對應(yīng)速度進(jìn)

入第一象限,通

點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)間

tg

小球距

坐標(biāo)原點(diǎn)

的距離

為多遠(yuǎn)？【解析】小球進(jìn)入第一象限正交的電場和磁場,垂磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)說重力與電場力平衡.小球

直所

N0N0帶電荷量為,則有mg

(1)解得:

mgE

(2)又電場方向豎直向上故小球帶正.……3分(2)設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為2rqBv

、軌道半徑為

r

由洛倫茲力提供向心力得:(3)小球恰能通過半圓軌道的最高點(diǎn)并沿軌道運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)滿足：

2

R

(4)由3)(4)得

r

(5)即

PO

的最小距離為：

rRg

(6)…分(3)小球由O運(yùn)到的程中設(shè)到達(dá)N點(diǎn)的速度為,由機(jī)能守恒得：mg

mv

2

(7)由4)(7)解得：

5N

(8)小球從N點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域,在絕緣光滑水平面上作類平拋運(yùn)設(shè)加速度為,則有沿x軸向有：

xt

(9)沿電場方向有：

(10)由牛頓第二定律:

qEm

(11)t

時(shí)刻小球距

點(diǎn)為：

x2R)2R

………分4分陜寶雞期末質(zhì)檢圖所示有對平行金屬板N垂紙放置，兩板相距為d，板間電壓為U，屬板、間有直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的強(qiáng)磁場；在平行金屬板右側(cè)有一平行紙面的直角坐標(biāo)系xOy坐標(biāo)軸Oy垂直平行金屬板，在其POy區(qū)內(nèi)有垂直紙向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻磁場，磁場邊界OP與x軸方向夾角為區(qū)為無場區(qū)。一個(gè)帶正電的粒子沿平行于金屬板，垂直磁場方向射入兩板間并做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從（）點(diǎn)垂直于y軸入第I象限經(jīng)OP上點(diǎn)離開磁場，最后沿與x軸正向成60°的方向離開第象。求：

00（）子在平行金屬板間勻速運(yùn)動(dòng)的速率；（）子的比荷

；（）在POX區(qū)加一個(gè)場強(qiáng)小為E、方向與PO平斜向下的勻強(qiáng)電場，使粒子剛好垂直于OX軸射出，其它條件變，求粒子離開X軸的速度以及電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t．解）設(shè)粒子的質(zhì)量為m，平行金屬板間的速度為，平行板間場強(qiáng)為E，依題0意可得：

qv0

0

（）分對于M、N板的勻強(qiáng)電場：

E

U

（）分由（1）得

v0

U0

（）分（）子在poy區(qū)域內(nèi)做勻速周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為，如圖甲所示。由洛倫茲力充當(dāng)向心力得vqvB0

（）分由圖可得：R=b.（）分

qU由（3）得：m（）區(qū)加電場E后，子以速度

（）分垂直進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動(dòng)，如圖乙建立坐標(biāo)系O′y′子出電場時(shí)沿′正方向的速度與沿y′正方向的速度

的合速度

如圖乙所示。由圖乙可得：v

v0dB

（）分y0

0

（）分又粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度：

Eq

（）分由（3）聯(lián)立可：

t

（10）分5.（分廣東佛山質(zhì)檢如左圖所示，水平光滑絕緣桌面距地面高h(yuǎn)，軸將桌面分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)區(qū)域。右圖為桌面的俯視圖域勻強(qiáng)電場場強(qiáng)為E方與ab邊x軸垂直；Ⅱ區(qū)域的勻強(qiáng)磁場方向豎直向下。一質(zhì)量為，電荷量為q的帶電小球，從桌邊緣上的M處由靜止釋距ad邊軸的距離均為l經(jīng)x軸點(diǎn)進(jìn)入磁場，最后從ad邊上P點(diǎn)離桌面小球飛出的瞬間，速度如圖與ad邊角為60。：⑴小球進(jìn)入磁場時(shí)的速度；⑵Ⅱ區(qū)域磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小⑶小球飛離桌面后飛行的水平距離。解析：（）球在電場中沿MN方做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此過程由動(dòng)能定理，有qEl