创新设计2016二轮物理全国通用专题复习专题三电场和磁场 第8讲带电粒子在复合场中的运动

创新设计2016二轮物理全国通用专题复习专题三电场和磁场 第8讲带电粒子在复合场中的运动内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 带电粒子在复合场中的运动专题提升训练一、选择题1.(2015大同一模 )如图 1 所示，沿直线通过速度选择器的正离子从狭缝 S 射入磁感应强度为 匀强磁场中，偏转后出现的轨迹半径之比为 212，则下列说法正确的是()图 为两离子能沿直线通过速度选择器，则 v ，所以两离子的速项 A 错误；根据 R ，则 ，选项 B、C 错误，故选 D。 12答案多选) 粒子回旋加速器的工作原理如图 2 所示，置于真空中的 D 形金属盒的半径为 R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为 B 的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频交流电源的频率为 f，加速电场的电压为 U，若中心粒子源处产生 2、的质子质量为 m，电荷量为e，在加速器中被加速。 不考虑相对论效应，则下列说法正确的是()图 和交流电的频率 f，该加速器也可加速 增大而增大高中物理资源下载平台世昌的博客 12解析质子被加速获得的最大速度受到 D 形盒最大半径制约，v m 2 正确；2f ，与被加速粒子的比荷有关，故需改变交流电的频率才能加速 错误；粒子被加速的最大动能 2电压 U 无关，B 错误；12 2 ，以 R ，知质子第二次和第一次经过 D 形2 11，D 正确。 2答案选择题3.(2015江西省南昌市高三调研)如图 3 所示，有一对平行金属板，板间加有恒定电压；两板间有匀强磁场，磁感应强度大小为 向垂直于纸面向里。 金属 3、板右下方以Q 为上、下边界，左边界的区域内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为 d，下极板等高，金属板右端在同一竖直线上。 一电荷量为 q、质量为 m 的正离子，以初速度 平行于金属板面、垂直于板间磁场的方向从 A 点射入金属板间，不计离子的重力。 图 3(1)已知离子恰好做匀速直线运动，求金属板间电场强度的大小；(2)若撤去板间磁场 知离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场，方向与水平方向成30角，求 A 点离下极板的高度；(3)在(2)的情形中，为了使离子进入磁场运动后从边界 P 点射出，磁场的磁感应强度 B 应为多大。 解析(1)设板间的电场强度为 E，离子做匀速直线运动，受到的电场力和洛伦兹 4、力平衡，高中物理资源下载平台世昌的博客 v 0)设 A 点离下极板的高度为 h，离子射出电场时的速度为 v，根据动能定理，得2 20离子在电场中做类平抛运动，水平分方向做匀速运动，有 v 0 2h)设离子进入磁场后做匀速圆周运动的半径为 r，根据牛顿第二定律，得 021)v 02) (3) 面第一、二象限中，存在沿 y 轴负方向的匀强电场，场强大小为 E ，在第象限中分别存在垂直于 面、方向如图 4 所示的匀强磁场，磁感应强度B 12B ，带电粒子 a、b 先后从第一、二象限的 P、Q 两点( 图中没有标出)由静止释放，结果两粒子同时进入匀强磁场 2 中，再经时间 t 第一次经过 y 轴时恰在 5、点M(0， l)发生正碰，碰撞前带电粒子 b 的速度方向与 y 轴正方向成 60角，不计粒子3重力和两粒子间相互作用。 求：图 4(1)两带电粒子的比荷及在磁场中运动的轨道半径；(2)两带电粒子释放的位置 P、Q 两点坐标及释放的时间差。 解析(1)a、b 两粒子在 y 轴上发生正碰时粒子 b 的速度与 y 轴正方向成 60角，两粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，两粒子在磁场高中物理资源下载平台世昌的博客 ，即 t1t 2t ，而 ，t 2 23 222B 12B 得 3 2R 2l。 30(2)由 v 可得两粒子进入磁场时的速度大小分别为 62 132动能定理得 2由及 E 得 l，d 28l由图可 6、知 10 l，(R 2R 20)3l 则 P、Q 两点的坐标分别为 P(l，2l)、Q (3l ，8l)粒子在电场中的运动时间为 t a 及 E 可得释放的时间差 t (v2v 1)9解得 t。 61)2l(2)P(l，2l) ，Q( 3l ，8l) 甲所示，在 面内存在磁场和电场，磁感应强度和电场强度大小随时间周期性变化，B 的变化周期为 4 的变化周期为 2化规律分别如图乙和图丙所示。 在t0 时刻从 O 点发射一带负电的粒子(不计重力) ，初速度大小为 向沿 y 轴正方向。 在 x 轴上有一点 A(图中未标出)，坐标为( ，0)。 若规定垂直纸面向里为磁感应强度48y 轴正方向为电场强度的正 7、方向，v 0、t 0、B 0 为已知量，磁感应强度与电场强高中物理资源下载平台世昌的博客 ： ；粒子的比荷满足：。 求：(1)在 t 时，粒子的位置坐标；)粒子偏离 x 轴的最大距离；(3)粒子运动至 A 点的时间。 解析(1)在 0t 0时间内，粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得m r12t 0，r 1 间内转过的圆心角 2所以在 t 时，粒子的位置坐标为( ， )。 )在 t 0时间内，设粒子经电场加速后的速度为 v，粒子的运动轨迹如图所示则 vv 0 v 0x t 0时间内粒子做匀速圆周运动，半径 r 12x 轴的最大距离 hxr 2。 2)粒子在 面内做周期性运动的周期为 4d2 8、r 12r 26世昌的博客 8子运动至 A 点的时间 t32t 0。 答案(1)( ， )(2)(3)32 所示，矩形区域 为两个矩形区域，左侧区域充满匀强电场，方向竖直向上，右侧区域充满匀强磁场，方向垂直纸面向外，其分界线。 ，场区域的宽度未知。 一质量为 m、电荷量为 e 的电子(重力不计)从 a 点沿 向以初速度 入电场，从 的中点 g 进入磁场。 (已知 70.6，37 6(1)求匀强电场的电场强度 E 的大小；(2)若电子能从 d 点沿 向飞出磁场，则磁场区域的宽度 多少。 (3)若磁场区域的宽度为 L，要求电子只能从 射出磁场，则磁感应强度应该满足什么条件。 解析(1)电子在电场中做类平抛运动，有 ，v 0eE立解得：E。 (2)电子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹如图所示，图中 O 为圆心，粒子进入磁场时，其速度方向的反向延长线过 点，则速度方向与 夹角的正切值 3712r，则 r7 ，解得 r L。 所以磁场4区域宽度 ed37L。 (3)电子进入磁场时的速度为 v 电子刚好不从 射出时半径为 高中物理资源下载平台世昌的博客 几何关系知 r1r 17L，解得 射出时半径为 r 2r 27，解得 16由 可得对应的磁感应强度：，B 236射出的条件为 B。 361) (2) L(3) B36。