创新设计2015高考物理微专题训练 24带电粒子在磁场中运动的极值和临界问题

创新设计2015高考物理微专题训练 24带电粒子在磁场中运动的极值和临界问题内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 1如图 1 所示，M、N 为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值静止的带电粒子带电荷量为q，质量为 m(不计重力) ，从点 P 经电场加速后，从小孔 Q 进入 N 板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外，磁场边界上的一绝缘板，它与 N 板的夹角为 45，孔 Q 到板的下端 C 的距离为 L，当M、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在 上，求：图 1(1)两板间电压的最大值 2)上可能被粒子打中区域的长度 s.(3)粒子在磁场中运动的最长时间 1)M、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打 2、在 上，所以圆心在 C 点，如图所示， C ，又因为 所以 1 (2)设粒子在磁场中运动的轨迹与 相切于 K 点，此轨迹的半径为 圆心为 A，在： 5 ，解得 1)L ，即 r 2( )D 板上可能被粒子打中的区域的长度 s ，即 sr 1r 2(2 )(3)打在 的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半个周期，所以 1) (2)(2 )L(3) 图 2 所示，在真空区域内，有宽度为 L 的匀强磁场，磁感应强度为 B，磁场方向垂直纸面向里，磁场的边界质量为 m、带电荷量为后两次沿着与 角为 (090)的方向垂直于磁感线射入匀强磁场中，第一次粒子是经电压 速后射入磁场的，粒子刚好没能从界射出磁场；第 3、二次粒子是经电压 速后射入磁场的，粒子刚好能垂直于 出磁场(不计粒子重力，粒子加速前的速度认为是零， 2 未知) 图 2(1)加速电压 2 的比值 2 为多少。 (2)为使粒子经电压 速射入磁场后沿直线射出 界，可在磁场区域加一个匀强电场，求该电场的场强光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)如图所示，第一次粒子刚好没能从 界射出磁场，表明粒子在磁场中的轨迹刚好与 切，如图中的轨迹 几何关系得到：r 1r 1L ，解得 1 第二次粒子刚好能垂直 界射出磁场，粒子在磁场中的轨迹圆心为图中的 行轨迹为轨迹 2，设轨迹半径为 几何关系得到：r 2根据轨迹半径公式 r ，可得2，所以 11U2 1 4、 2(2)若加入一个匀强电场后使电场力恰好能平衡洛伦兹力，则粒子将沿直线射出 界，场强方向为垂直速度方向斜向下，设场强大小为 E，则q 得 E由于粒子的轨迹半径 ，可得 联立可得 E ，方向与水平方向成 角斜向右下方答案(1) (2) ，方向与水平方向成 角斜向右下方1 2 3如图 3 所示，两个同心圆，半径分别为 r 和 2r，在两圆之间的环形区域内存光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，磁感应强度为 处有一放射源，放出粒子的质量为 m，带电荷量为 q，假设粒子速度方向都和纸面平行图 3(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，初速度方向夹角为 60，要想使该粒子经过磁场第一次通过 A 点 5、，则初速度的大小是多少。 (2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少。 解析(1)如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为 由几何关系得m 得 )设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为 由几何关系有(2rR 2)2R r 22可得 ，又 m ，可得 r4 子的初速度不能超过 1) (2)3 如图 4 所示，在坐标系第一象限内有正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度E0 3 V/m，方向未知，磁感应强度 B，方向垂直纸面向里；第二象限的某个圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场 B(图中未画出)一质量 m110 14 荷量 q110 10 C 的带正电粒子以某一速度v 沿与 x 轴 6、负方向成 60角的方向从 A 点进入第一象限，在第一象限内做直线运动，而后从 B 点进入磁场 B区域一段时间后，粒子经过 x 轴上的 x 轴负方向成 60角飞出已知 A 点坐标为(10,0)，C 点坐标为(30,0)，不计粒子重力图 4(1)判断匀强电场 E 的方向并求出粒子的速度 v；(2)画出粒子在第二象限的运动轨迹，并求出磁感应强度 B；(3)求第二象限磁场 B区域的最小面积解析(1)粒子在第一象限内做直线运动，速度的变化会引起洛伦兹力的变化，所以粒子必做匀速直线运动这样，电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，电场 E 的方向与微粒运动的方向垂直，即与 x 轴正向成 30角斜向右上方由平衡条件有 v m/s10 3 m/ (2)粒子从 B 点进入第二象限的磁场 B中，轨迹如图粒子做圆周运动的半径为 R，由几何关系可知R 0 203由 m ，解得 B ，代入数据解得 B 2(3)由图可知，B、D 点应分别是粒子进入磁场和离开磁场的点，磁场 B的最小区域应该分布在以 直径的圆内由几何关系得 0 磁场圆的最小半径 r10 以，所求磁场的最小面积为Sr 20 2 1)与 x 轴正向成 30角斜向右上方10 3 m/s(2)运动轨迹见解析图)0 2 m2。