《(全國通用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專題70 帶電粒子在交變電場 磁場中的運動(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70 帶電粒子在交變電場 磁場中的運動(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、帶電粒子在交變電場 磁場中的運動1.(2018福建省三明一中模擬)如圖1甲所示,在平行邊界MN、PQ之間存在寬度為L的勻強電場,電場周期性變化的規(guī)律如圖乙所示,取豎直向下為電場正方向;在平行邊界MN、EF之間存在寬度為s、方向垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域,在PQ右側(cè)有寬度足夠大、方向垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域.在區(qū)域中距PQ為L的A點,有一質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計的帶正電粒子以初速度v0沿豎直向上方向開始運動,以此作為計時起點,再經(jīng)過一段時間粒子又恰好回到A點,如此循環(huán),粒子循環(huán)運動一周,電場恰好變化一個周期,已知粒子離開區(qū)域進入電場時,速度恰好與電場方向垂直,sin530.8,cos53
2、0.6.圖1(1)求區(qū)域的磁場磁感應(yīng)強度B1的大小.(2)若E0,要實現(xiàn)上述循環(huán),確定區(qū)域的磁場寬度s的最小值以及磁場磁感應(yīng)強度B2的大小.(3)若E0,要實現(xiàn)上述循環(huán),求電場的變化周期T.2.(2018重慶市一診)如圖2甲所示,在xOy平面的第象限內(nèi)有沿x軸正方向的勻強電場E1,第、象限內(nèi)同時存在著豎直向上的勻強電場E2和垂直紙面的勻強磁場B,E22.5N/C,磁場B隨時間t周期性變化的規(guī)律如圖乙所示,B00.5T,垂直紙面向外為磁場正方向.一個質(zhì)量m5105kg、電荷量q2104C的帶正電液滴從P點(0.6m,0.8m)以速度v03m/s沿x軸負(fù)方向入射,恰好以沿y軸負(fù)方向的速度v經(jīng)過原點
3、O后進入x0的區(qū)域,t0時液滴恰好通過O點,g取10m/s2.求:圖2(1)電場強度E1和液滴到達O點時速度的大小v;(2)液滴從P點開始運動到第二次經(jīng)過x軸所經(jīng)歷的時間t總;(3)若從某時刻起磁場突然消失,發(fā)現(xiàn)液滴恰好以與y軸正方向成30角的方向穿過y軸后進入x0的區(qū)域,試確定液滴穿過y軸時的位置.答案精析1.(1)(2)(3)L解析(1)粒子在區(qū)域做圓周運動的半徑RL由洛倫茲力提供向心力知qv0B1聯(lián)立解得B1(2)粒子在電場中做類平拋運動,離開電場時沿電場方向的速度vyatv0,設(shè)離開電場時速度的偏轉(zhuǎn)角為,tan,53所以粒子離開電場時的速度vv0粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的距離yat22L畫出粒
4、子運動軌跡的示意圖如圖所示,粒子在區(qū)域做圓周運動的圓心O2與在區(qū)域做圓周運動的圓心O1的連線必須與邊界垂直才能完成上述運動,由幾何關(guān)系知粒子在區(qū)域做圓周運動的半徑rL,所以sr(1sin53),即s的最小值為根據(jù)r,解得B2(3)電場變化的周期等于粒子運動的周期粒子在區(qū)域中運動的時間t1粒子在電場中運動的時間t2粒子在區(qū)域中運動的時間t3所以周期Tt1t2t3L.2.(1)1.875N/C4m/s(2)(0.4) s(3)見解析解析(1)液滴在x0的區(qū)域內(nèi)受豎直向下的重力和水平向右的電場力的作用,液滴在豎直方向上做自由落體運動,有ygt2,得t0.4s,vgt,解得v4m/s,液滴在水平方向上
5、做勻減速運動,有v0at,qE1ma,解得E11.875N/C.(2)液滴進入x0的區(qū)域后,由于qE2mg,液滴做勻速圓周運動,運動軌跡如圖甲所示,其做圓周運動的軌跡半徑分別為r1、r2(r1r2),對應(yīng)的運動周期分別為T1、T2.則有qvB0m,2qvB0m,得r12m,r21m,由T1,T2,解得T1s,T2s,液滴從P點開始運動到第二次經(jīng)過x軸所經(jīng)歷的時間t總t(0.4) s.(3)情形一:若磁場消失時,液滴在x軸上方,如圖甲所示:OM1r2(1sin30)(21) m,OM2r2(1sin30)(61)m,根據(jù)周期性可得,液滴穿過y軸時的坐標(biāo)yn滿足:ynr2(1sin30)(n1,2,3),可得yn2(2n1)1 m(n1,2,3);情形二:若磁場消失時,液滴在x軸下方,如圖乙所示:ON1r2(1sin30)(21)m,ON2r2(1sin30)(61)m,根據(jù)周期性可得,液滴穿過y軸時的坐標(biāo)yn滿足ynr2(1sin30)(n1,2,3),可得yn2(2n1)1 m(n1,2,3).5