高三物理專題復(fù)習(xí)練習(xí)題

1、高三物理專題復(fù)習(xí)練習(xí)題一一帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)班級(jí)姓名座號(hào). (14分)如圖所示，在S點(diǎn)有一電量為q、質(zhì)量為m的靜止帶電粒子，被加速電壓為 U的勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后，從正中央垂直射入電壓也為U的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)度和極板間距離均為L(zhǎng) ,帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入一個(gè)左邊界與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右邊界相距也為L(zhǎng)的垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 若不計(jì)粒子重力影響， 通過周期性地改變偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的方向，可使帶電粒子通過某路徑返回S點(diǎn)，求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度 D至少為多少？.如圖所示的區(qū)域中，左邊為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,右邊是一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其方向平行于 O

2、C且垂直于磁場(chǎng)方向。 一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為一q的帶電粒子從 P孔以初速度v0沿垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，初速度方向與邊 界線的夾角0 =60 ,粒子恰好從 C孔垂直于 OC射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，最后打在Q點(diǎn)，已知OQ=2OC ,不計(jì)粒子的重力，求：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXH XXXXXXX,XXXXX 1RX(1)粒子從P運(yùn)動(dòng)到Q所用的時(shí)間t;(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；(3)粒子到達(dá)Q點(diǎn)的動(dòng)能EkQO圖乙.如圖所示，坐標(biāo)空間中有場(chǎng)強(qiáng)為 E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y軸為兩種 場(chǎng)的分界線，圖中虛線為磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子從2電場(chǎng)中坐標(biāo)

3、位置（-1,0）處，以初速度V0沿x軸正方向開始運(yùn)動(dòng)，且已知 l= 1T（重力不計(jì)）。qE試求：（i）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大??？（2）若要使帶電粒子能穿越磁場(chǎng)區(qū)域而不再返回電場(chǎng)中，磁場(chǎng)的寬度 d應(yīng)滿足的條件？4. （16分）如圖甲所示，一對(duì)平行放置的金屬板M、N的中心各有一小孔 P、Q, PQ連線垂直金屬板；N板右側(cè)的圓A內(nèi)分布有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,圓半徑為r,且圓心O在PQ的延長(zhǎng)線上.現(xiàn)使置于P處的粒子源連續(xù)不斷地沿 PQ 方向放出質(zhì)量為 m、電量為+ q的帶電粒子（帶電粒子的重力和初速度忽略不計(jì)，粒子間的相互作用力忽略不計(jì)），從某一時(shí)刻開始，在板M、N間加

4、上如圖乙所示的交變電壓，周期為 T,電壓大小為 U.如果只有在每一個(gè)周期的0-T/4時(shí)間內(nèi)放出的帶電粒子才能從小孔Q中射出，求：（1）通過計(jì)算判斷在每一個(gè)周期內(nèi)的哪段時(shí)間放出的帶電粒子到達(dá)Q孔的速度最大。最大速度為多大？（2）通過計(jì)算確定該圓形磁場(chǎng)有帶電粒子射出的區(qū)域，并在圖 中標(biāo)出有帶電粒子射出的區(qū)域.U0-U粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，其加速度a為：a = UqLm粒子通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間 t為： t = = L m-vo 2Uq1 2 L粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的側(cè)移距離y1為：y1 =at = 24側(cè)向速度Vy為:而 t a n = = 2vy粒子直線運(yùn)動(dòng)過程中再次產(chǎn)生的側(cè)移距離y2 = L

5、/1 an = L2mv 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R = qB參考答案(1)如圖所示.電場(chǎng)對(duì)粒子加速.由動(dòng)能定理得:2 my = U q 2由幾何關(guān)系可知：(y1，y2) = Rsin1由以上各式可得：B=Imu3L q(2)磁場(chǎng)寬度最小時(shí)：D = R + R cosB3( T5 )代人數(shù)值可得：D = - L)8(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡為三分之一圓弧2V0mv0八由 Bqvo =m -44r = (2 分)rqB又T=初二空工得帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tB =-=回（2分）VoBq3 3qB 帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，OQ=2OC=2L= VotE, tE是帶

6、電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tEc 3mvo22L 2qB 3mVoVoqB(2分)粒子由P運(yùn)動(dòng)到Q的時(shí)間t=tB+tE=（3十包）口 （2分）3 qB（2）粒子在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)：OC=L=二更tE22 m解得：E=% （2分） 3（3）根據(jù)動(dòng)能定理，粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能Ekq滿足:qEL=EKQ _1 mVo2（2 分）2Ekq= mV02(3分)【評(píng)注】本題將帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)的問題有機(jī)結(jié)合起來，考查學(xué)生正確分析運(yùn)動(dòng)過程、綜合運(yùn)用知識(shí)解決多過程問題的能力。本題中帶電粒子先在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離開磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，解決帶電粒子在磁

7、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題，首先要確定其運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心、半徑和圓心角；解決帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)的問題，要將其分解為兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)問題進(jìn)行研究。3. (1) 2 Vo (2)d (1 .2)mV0qBVy,粒子在電場(chǎng)中運(yùn)解析：（1）帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)的加速度為 a,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：qE=ma設(shè)粒子出電場(chǎng)、入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為v,此時(shí)在y軸方向的分速度為動(dòng)的時(shí)間t ,則有 Vy=atl=v 0t解得：Vy=V0 TOC o 1-5 h z V= ；V0 *Vy 2 2V0 or_J（2）設(shè)v的方向與 y軸的夾角為 0 ,則有 cos 0JVv2=上=、2得：0 =45粒子進(jìn)入

8、磁場(chǎng)后在洛倫茲力作“用下做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，則有：R=啰 由圖中的幾何關(guān)系可知，要使粒子穿越磁場(chǎng)區(qū)qB域，磁場(chǎng)的寬度應(yīng)滿足的條件為:dw R（1+cos 0 ）結(jié)合已知條件，解以上各式可得(1 ,2)mvoqB4. （16 分）解：（1）根據(jù)題意，在每一個(gè)周期內(nèi)的t=T/4刻到達(dá)Q處，且此時(shí)速度為 0。設(shè)MN間距離為d.在每一個(gè)周期內(nèi)的時(shí)刻在P處放出的粒子，恰好在t=3T/4時(shí)t=T/4時(shí)刻至t=3T/4時(shí)刻，則:a md1 aT qUT v 二24 8md_ 2,-T qUTd = v =2 qUT16m16md2-(1)d設(shè)在每一個(gè)周期內(nèi)的 0至t時(shí)刻放出的帶電粒子到達(dá) Q孔的速度最大。則每一個(gè)周期內(nèi)的t時(shí)刻放出的帶電粒子到達(dá)Q孔時(shí)為T/2時(shí)刻。則1 qU T 2 d (- -t) 2 md 2(2)由（1） （2）兩式得:在每一個(gè)周期