高考物理一輪復習課件：專題 帶電粒子在復合場中的運動

專題21帶電粒子在復合場中的運動解題思路1.明確題目中含哪些場,重疊否,在何區(qū)域？重力場、電場、磁場2.明確粒子進入各場的順序，認真分析粒子在各個場中的受力情況，從而確定其運動規(guī)律.(磁偏轉(zhuǎn)--勻速圓周，電偏轉(zhuǎn)--類平拋)3.解題步驟(1)劃分過程：將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段，對不同的階段選取不同的規(guī)律處理。(2)找關(guān)鍵：確定帶電粒子在場區(qū)邊界的速度(包括大小和方向)是解決該類問題的關(guān)鍵(3)畫運動軌跡：根據(jù)受力分析和運動分析，大致畫出粒子的運動軌跡圖，有利于形象、直觀地解決問題。1.如圖所示，在平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第Ⅳ象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以一定的初速度垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的N點與x軸正方向成θ＝60°角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，已知ON＝d。不計粒子重力，求：(1)粒子在磁場中運動的軌道半徑R；(2)粒子在M點的初速度v0的大?。?3)粒子從M點運動到P點的總時間t。2.CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術(shù)的簡稱，CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖(a)是某種CT機主要部分的剖面圖，其中X射線產(chǎn)生部分的示意圖如圖(b)所示。圖(b)中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內(nèi)有勻強偏轉(zhuǎn)磁場；經(jīng)調(diào)節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進，打到靶上，產(chǎn)生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示)；將電子束打到靶上的點記為P點。則()A.M處的電勢高于N處的電勢B.增大M、N之間的加速電壓可使P點左移C.偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直于紙面向外D.增大偏轉(zhuǎn)磁場磁感應強度的大小可使P點左移D3.如圖所示，平面直角坐標系xOy中，y軸左側(cè)有垂直紙面向里的勻強磁場，y軸右側(cè)有沿著y軸正方向的勻強電場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為e的電子從x軸上的M點以速度v0沿與x軸正方向的夾角為60°斜向上運動，垂直通過y軸上的N點后經(jīng)過x軸上的P點，已知2NO＝PO＝2L，不計電子重力，求：(1)勻強磁場的磁感應強度的大?。?2)勻強電場的電場強度的大??；(3)電子從M點到P點的運動時間。4.第一、第四象限內(nèi)的磁感應強度大小相等，方向如圖。現(xiàn)有一個質(zhì)量為m，電量為＋q的帶電粒子在該平面內(nèi)從x軸上的P點，以垂直于x軸的初速度v0進入勻強電場，恰好經(jīng)過y軸上的Q點且與y軸成45°角射出電場，再經(jīng)過一段時間又恰好垂直于x軸進入第四象限的磁場。已知OP之間的距離為d(不計重力)。求：(1)O點到Q點的距離；(2)磁感應強度B的大?。?3)帶電粒子自進入電場至在磁場中第二次經(jīng)過x軸所用的時間。5.如圖所示，真空中有一以O點為圓心的圓形勻強磁場區(qū)域，半徑為R＝0.5m，磁場方向垂直紙面向里。在y>R的區(qū)域存在一沿y軸負方向的勻強電場，電場強度為E＝1.0×105V/m。在M點(坐標原點)有一正粒子以速率v＝1.0×106m/s沿x軸正方向射入磁場，粒子穿出磁場進入電場，速度減小到0后又返回磁場，最終又從磁場離開。已知粒子的比荷為＝1.0×107C/kg，不計粒子重力。求：(1)圓形磁場區(qū)域磁感應強度的大?。?2)沿x軸正方向射入磁場的粒子,從進入磁場到再次穿出磁場所走過的路程。6.在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場；一段時間后，該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出。已知O點為坐標原點，N點在y軸上，OP與x軸的夾角為30°，粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d，不計重力。求(1)帶電粒子的比荷；(2)帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間。7.如圖所示，在平面直角坐標系xOy內(nèi)，第Ⅰ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第Ⅳ象限以ON為直徑的半圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，從y軸正半軸上y＝h處的M點，以速度v0垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上x＝2h處的P點進入磁場，最后以垂直于y軸的方向射出磁場。不計粒子重力。求：(1)電場強度的大小E；(2)粒子在磁場中運動的軌跡半徑r；(3)粒子從進入電場到離開磁場經(jīng)歷的總時間t。8.如圖所示，在第一象限有一勻強電場，場強大小為E，方向與y軸平行；在x軸下方有一勻強磁場，磁場方向與紙面垂直。一質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點處射入電場，在x軸上的Q點處進入磁場，并從坐標原點O離開磁場。粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交于M點。已知OP＝L，OQ＝2L。不計重力。求：(1)電場方向及B方向(2)M點與坐標原點O間的距離；(3)粒子從P點運動到M點所用的時間。9.如圖，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里，三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc，已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運動。下列選項正確的是()A.ma＞mb＞mc B.mb＞ma＞mcC.mc＞ma＞mb D.mc＞mb＞maB10.如圖為一磁約束裝置原理圖。原點O為兩個大小不同的同心圓的圓心。半徑為r的小圓區(qū)域I內(nèi)有方向垂直xOy平面向里的勻強磁場B1（B1未知），兩圓之間的環(huán)形區(qū)域Ⅱ內(nèi)有方向垂直于xOy平面向里的另一勻強磁場B2（方向未標出）且。一質(zhì)量為m、電量為q、初速度為v0的帶正電粒子從坐標為（0，r）的A點沿-y方向射入?yún)^(qū)域I，然后從x軸上的P點沿+x方向射出，粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅱ后再次射入?yún)^(qū)域I，Q點是區(qū)域I邊界與-y軸的交點，不計粒子的重力。求：(1)區(qū)域I中磁感應強度B1；(2)大圈的最小半徑R；(3)粒子從A點沿y軸負方向射入圓形區(qū)域I，經(jīng)過多少時間第二次到達Q點。11.平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的勻強磁場，第Ⅲ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，如圖9所示。一帶負電的粒子從電場中的Q點以速度v0沿x軸正方向開始運動，Q點到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標原點O離開電場進入磁場，最終從x軸上的P點射出磁場，P點到y(tǒng)軸距離與Q點到y(tǒng)軸距離相等。不計粒子重力，問：(1)粒子到達O點時速度的大小和方向；(2)電場強度和磁感應強度的大小之比。12.如圖,在直角坐標系xOy的第一象限中分布著沿y軸負方向的勻強電場，在第四象限中分布著方向垂直紙面向里的勻強磁場。一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的微粒，在A點(0，3)以初速度v0＝120m/s平行x軸正方向射入電場區(qū)域，然后從電場區(qū)域進入磁場，又從磁場進入電場，并且先后只通過x軸上的P點(6，0)和Q點(8，0)各一次。已知該微粒的比荷為q/m＝102C/kg，微粒重力不計，求：(1)微粒從A到P所經(jīng)歷的時間和加速度的大??；(2)求出微粒到達P點時速度方向與x軸正方向的夾角,并畫出帶電微粒在電場和磁場中由A至Q的運動軌跡；(3)電場強度E和磁感應強度B的大小。13.如圖，在地面附近一個范圍足夠大的相互正交的勻強電場和勻強磁場。勻強磁場的磁感應強度為B，方向水平并垂直紙面向外。一質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的帶電微粒在此區(qū)域恰好做速度大小為v的勻速圓周運動。(重力加速度為g)(1)求此區(qū)域內(nèi)電場強度的大小和方向；(2)若某時刻微粒運動到場中距地面高度為H的P點，速度與水平方向成45°角，如圖所示。則該微粒至少需要經(jīng)過多長時間運動到距地面最高點？最高點距地面多高？14.如圖,在一水平放置的平板MN上方有勻強磁場,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于紙面向里,許多質(zhì)量為m,帶