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《2013高考物理步步高二轮复习全攻略专题第1部分 第8讲随》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第8讲 带电粒子在复合场中的运动常考的2个问题(计算题)图8-61.(2012·海口调研测试)如图8-6所示空间分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三个足够长的区域,各边界面相互平行,其中Ⅰ,Ⅱ区域存在匀强电场EI=1.0×104V/m,方向垂直边界面竖直向上;EⅡ=×105V/m,方向水平向右,Ⅲ区域磁感应强度B=5.0T,方向垂直纸面向里,三个区域宽度分别为d1=5.0m,d2=4.0m,d3=10m.一质量m=1.0×10-8kg、电荷量q=1.6×10-6C的粒子从O点由静止释放,粒子重力忽略不计.求:(1)粒子离开区域Ⅰ时的速度大小;(2)粒子从区域Ⅱ进入区域Ⅲ时的速度方向与边界面的
2、夹角;(3)粒子在Ⅲ区域中运动的时间和离开Ⅲ区域时的速度方向与边界面的夹角.2.(2012·重庆理综,24)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置,其原理如图8-7所示,两带电金属板间有匀强电场,方向竖直向上,其中PQNM矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场.一束比荷(电荷量与质量之比)均为的带正电颗粒,以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线O′O进入两金属板之间,其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场,然后做匀速直线运动到达收集板.重力加速度为g.PQ=3d,NQ=2d,收集板与NQ的距离为l,不计颗粒间相互作用.求(1)电场强度E的大小;(2)磁感应强度B的大小;(
3、3)速率为λv0(λ>1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离.图8-73.(2012·郑州市预测)如图8-8甲所示,两平行金属板长度l不超过0.2m,两板间电压U随时间t变化的U-t图象如图8-8乙所示.在金属板右侧有一左边界为MN、右边无界的匀强磁场,磁感应强度B=0.01T,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子连续不断地以速度v0=105m/s射入电场中,初速度方向沿两板间的中线OO′方向.磁场边界MN与中线OO′垂直.已知带电粒子的比荷=108C/kg,粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计.图8-8(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度当
4、做恒定的.请通过计算说明这种处理能够成立的理由.(2)设t=0.1s时刻射入电场的带电粒子恰能从金属板边缘穿越电场射入磁场,求该带电粒子射出电场时速度的大小.(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断:d的大小是否随时间变化?若不变,证明你的结论;若变化,求出d的变化范围.参考答案:【随堂演练】1.解析 (1)由动能定理得=qEId1①得:v1=4×103m/s②(2)粒子在区域Ⅱ做类平抛运动.水平向右为y轴,竖直向上为x轴.设粒子进入区域Ⅲ时速度与边界的夹角为θtanθ=③vx=y1 vy=at④a=⑤t=⑥把
5、数值代入得θ=30°⑦(3)粒子进入磁场时的速度v2=2v1⑧粒子在磁场中运动的半径R==10m=d3⑨由于R=d3,粒子在磁场中运动所对的圆心角为60°粒子在磁场中运动的时间t==s⑩粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角为60°⑪答案 (1)4×103m/s (2)30° (3)s 60°2.解析 (1)设带电颗粒的电荷量为q,质量为m.有Eq=mg将=代入,得E=kg.(2)如图甲所示,有qv0B=mR2=(3d)2+(R-d)2得B=.图甲 图乙 (3)如图乙所示,有qλv0B=mtanθ=y1=R1-y2=ltanθy=y1+y2得y=d(5λ-
6、)+.答案 见解析3.解析 (1)带电粒子在金属板间运动的时间为t=≤2×10-6s,由于t远小于T(T为电压U的变化周期),故在t时间内金属板间的电场可视为恒定的.另解:在t时间内金属板间电压变化ΔU≤2×10-3V,由于ΔU远小于100V(100V为电压U最大值),电压变化量特别小,故t时间内金属板间的电场可视为恒定的.(2)t=0.1s时刻偏转电压U=100V,由动能定理得qU=mv-mv,代入数据解得v1=1.41×105m/s.(3)设某一时刻射出电场的粒子的速度大小为v,速度方向与OO′夹角为θ,则v=,粒子在磁场中有qvB=,由几何关系得d=2Rcosθ,由
7、以上各式解得d=,代入数据解得d=0.2m,显然d不随时间变化.答案 (1)见解析 (2)1.41×105m/s (3)d=0.2m 不随时间变化
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