帶電粒子在電磁場中運動(屆高s二輪)

1、帶電粒子在電磁場中的運動班級姓名一、選擇題1.如圖所示，真空中有兩個等量異種點電荷AB，M、N、0是AB連線的垂線上的點，且A0OB一帶負電的試探電荷僅受電場力作用，運動軌跡如圖中實線所示，設(shè)MN兩點的場強大小分別EmE，電勢分別為Mn.下列判斷中正確的是)B點電荷一定帶正電Em小于EnA.B.C.D.2.M大于N此試探電荷在M處的電勢能小于N處的電勢能如圖2所示，某點0處固定點電荷+Q,個帶電為-qi的點電荷以q2，它們之間的靜電引力和萬有引力均可忽略，設(shè)-qi、y先后經(jīng)過P點時速度大小分別為V、V2,加速度大小分別為ai、a?,下述關(guān)系式正確的是A.ai=a2B.ai“D.Vi=M3.如圖

2、所示，兩個等量同種點電荷分別固定于光滑絕緣水平面上放，僅受電場力作用，沿著AB中垂線從運動的v-t圖像中可能正確的是)ai、C點運動到D點C、A、B兩點。一個帶電粒子由靜止釋D是關(guān)于AB對稱的兩點)。下列關(guān)于粒子第8題圖如圖所示，A、B帶等量異種電荷，粒子從M點以一定的初速度V射入，示，不考慮粒子所受的重力。則：(該粒子帶負電該粒子的速率先增大后減小該粒子的電勢能先增大后減小該粒子做的是勻變速運動MN為A、B連線的中垂線，現(xiàn)有一帶電開始一段時間內(nèi)的軌跡如圖中實線所A.B.C.D.我國第21次南極科考隊在南極觀看到了美麗的極光，極光是由來自太陽的高能量帶電粒子流高速沖進高空稀薄大氣層時，被地球磁

3、場俘獲，從而改變原有運動方向，向兩極做螺旋運動，如圖所示這些高能粒子在運動過程中與大氣分子或原子劇烈碰撞或摩擦從而激發(fā)大氣分子射向地球的帶電粒子或原子，使其發(fā)岀有一定特征的各種顏色的光地磁場的存在，使多數(shù)宇宙粒子不能達到地面而向人煙稀少的兩極偏移，為地球生命的誕生和維持提供了天然的屏障，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證實，向兩極做螺旋運動的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減小的，這主要與下列哪些因素有關(guān)）A.洛倫茲力對粒子做負功，使其動能減小B.空氣阻力做負功，使其動能減小C.南北兩極的磁感應(yīng)強度增強D太陽對粒子的引力做負功二、計算題6.真空中有一勻強電場，方向沿Ox正方向，若一帶電粒子質(zhì)量為m,電荷量為q，從0點

4、以初速度V。沿Oy方向進入電場，經(jīng)t時間到達A點.此時速度大小也為Vo，方向為Ox軸正方向，如圖所示，試求：1從0到A的時間t及0A連線與Ox軸的夾角9;2）該勻強電場的電場強度E;7.如圖a）所示，水平放置的平行金屬板AB間的距離d=0.1m，板長L=0.3m|在金屬板的左端豎直放置一帶有小孔的擋板，小孔恰好位于AB板的正中間.距金屬板右端x=0.5m處豎直放置一足夠大的熒光屏現(xiàn)在AB板間加如圖b）所示的方波形電壓，已知U=1.0X1O2V在擋板的左側(cè)，有大量帶正電的相同粒子以平行于金屬板方向的速度持續(xù)射向擋板，粒子的質(zhì)量m=1.0X10-710-2C,速度大小均為V0=1.0 x104m/

5、s帶電粒子的重力不計求：1）在t=0時刻進入的粒子射出電場時豎直方向的速度；2）熒光屏上岀現(xiàn)的光帶長度；3）若撤去擋板，同時將粒子的速度均變?yōu)関=2.0X104m/s，則熒光屏上出現(xiàn)的光帶又為多長？8.如圖甲所示的平面坐標系，整個區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度二隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，開始時刻磁場的方向垂V0a)U00L1-U0X10-5s23456b)0沿軸正方向進入磁場，初0沿軸正方向進入磁場，初直于紙面向內(nèi)，t=0時刻，有一個帶正電的粒子不計重力）從坐標原點速度為一I，已知帶電粒子的比荷為I，試求:1）時刻，粒子的位置坐標；2）粒子從開始時刻起經(jīng)過多長時間到達軸；3）粒子能否返回坐

6、標原點？若可以則經(jīng)過多長時間返回坐標原點？9.如圖所示，K與虛線MN之間是加速電場。虛線MN與PQ之間是勻強電場，虛線PQ與熒光屏之間是勻強磁場，且MNPQ與熒光屏三者互相平行.電場和磁場的方向如圖所示。圖中A點與O點的連線垂直于熒光屏。一帶正電的粒子從A點離開加速電場，速度方向垂直于偏轉(zhuǎn)電場方向射入偏轉(zhuǎn)電場，在離長，加速電場電壓與偏轉(zhuǎn)電場的場強關(guān)系為開偏轉(zhuǎn)電場后進入勻強磁場，最后恰好垂直地打在熒光屏上。已知電場和磁場區(qū)域在豎直方向足夠U=*Ed,式中的d是偏轉(zhuǎn)電場的寬度，磁場的磁感應(yīng)強度B與偏轉(zhuǎn)電場的電場強度E和帶電粒子離開加速電場的速度vo關(guān)系符合表達式vo=_，若題中只有偏轉(zhuǎn)電場的寬度d

7、為已知量，求：1）磁場的寬度L為多少？2）帶電粒子在電場和磁場中垂直于vo方向的偏轉(zhuǎn)距離分別是多少?10.如圖所示，在直角坐標系的原點O處有一放射源，向四周均勻發(fā)射速度大小相等、Kxoy平面交線的兩端MN的的軸的勻強電場，要使y軸右側(cè)所有運動的面的帶電粒子。在放射源右邊有一很薄的擋板，擋板與腰直角三角形。已知帶電粒子的質(zhì)量為m帶電量為q,速度為u1）若在y軸右側(cè)加一平行于x粒N!IL：能打方向都平行于紙O正好構(gòu)成等KB:與原點iHM電場強度Eo的最小值為多大？在電場強度為Eo時，打到板上的粒子動能為多大?Q/OMN上，則2）若在整個空間加一方向垂直紙面向里的勻強磁場，要使板右側(cè)的MN連線上都有

8、粒子打到，磁場的磁感應(yīng)強度不能超過多少（用mu、q、L表示?若滿足此條件，放射源O向外發(fā)射出的所有帶電粒子中有幾分之幾能打在板的左邊？11.如圖所示，在Owxwa、oy速度大?。唬?速度方向與y軸正方向夾角正弦。答案6.1)Oy方向)粒Ox方而子0-v2=-gt;V0=/Y/X=tan5.BC從O至UA的運0-v0=2-g)聯(lián)可得9=45，t=Y/g2）據(jù)得qE/m=g該勻強電場的電場強度E=mg/q.3）若設(shè)O點為零電勢，貝UA點電勢為A,在水平方向上只受電場力作用，則電場力做功電勢能減少，動能增加qL斗誡得孤二-字由WQ=7.解：1）從t=0時刻進入的帶電粒子水平方向速度不變。在電場中運動

9、時間t=L/vo=3X1O-5s，正好等于一個周期1分）豎直方向先加速后減速，加速度大小豎直方向先加速后減速，加速度大小122）無論何時進入電場，粒子射岀電場時的速度均相同偏轉(zhuǎn)最大的粒子偏轉(zhuǎn)量反方向最大偏轉(zhuǎn)量形成光帶的總長度I=4.0 xi0-2m3）帶電粒子在電場中運動的時間為所示。II形成的光帶長度I=di+d+d2=0.15m2分）T/2，打在熒光屏上的范圍如圖c2分）2分）2分）分）分）2分）2分）8.解：1）粒子進入磁場后在磁場中作勻速圓周運動，設(shè)半徑為力得：8.解：1）粒子進入磁場后在磁場中作勻速圓周運動，設(shè)半徑為力得：二，周期為，由洛倫茲力提供向心4分）4分）4分）CTo5嚴和（

10、7）A點的坐標為4分）2）根據(jù)1）中的解讀，粒子在第一段磁場變化時間內(nèi)，運動了卩個周期，對應(yīng)轉(zhuǎn)過的圓心角為上到達A點；第二段時間內(nèi)運動寸個周期，對應(yīng)轉(zhuǎn)過的圓心角為丨至肚B點，第三段時間內(nèi)運動了個周期，對應(yīng)轉(zhuǎn)過的圓心角為到達C點，且粒子恰垂直通過F軸，軌跡如圖甲所示，故粒子從開始到經(jīng)過匚軸的時間為：5分）3）粒子在磁場中作周期性運動，根據(jù)對稱性和周期性，畫岀粒子運動的軌跡如圖乙所示，其中：-：I構(gòu)成一個正三角形，故粒子從開始到返回坐標原點的總時間為:s5分）9.1）粒子在加速電場中由動能定理有x.粒子在勻強電場中做類平拋運動，設(shè)偏轉(zhuǎn)角為，有旦I:II-I二U=Ed由解得：a=45oqvB=m錯誤

11、!粒子在磁場中運動，由牛頓第二定律有:在磁場中偏轉(zhuǎn)的半徑為，由圖可知，磁場寬度L=RSin9=d，由圖可知，磁場寬度L=RSin9=d2）帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中距離為在磁場中偏轉(zhuǎn)|距離為8.解讀：|1）帶電粒子在電場中加速，由動能定理,可得：|帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)，由牛頓第二定律，可得：由以上兩式，可得QQQ是等邊三角可見在兩磁場區(qū)粒子運動半徑相同，如圖所示，三段圓弧的圓心組成的三角形形，其邊長為2R。所以中間磁場區(qū)域的寬度為2）在電場中在中間磁場中運動時間在右側(cè)磁場中運動時間則粒子第一次回到0點的所用時間為10.解：由題意知，要使y軸右側(cè)所有運動粒子都能打在MN板上，其臨界條件為：沿y軸方向運動的粒子作類平拋運動，且落在M或N點。MO=勺L=utOO=目L=目at2解式得a=11由動能定理知qE0 xL=Ek-_冥|解式得Ek=上由題意知，要使板右側(cè)的MN連線上都有粒子打到，粒子軌跡直徑的最小值為MN板的長度L。R=月L=因B0=I放射源O發(fā)射出的粒子中，打在MN板上的粒子的臨界徑跡如圖所示。TOMON且OMLON0如OO二u1丄u2放射源O放射出的所有粒子中只有勺打在MN板的左側(cè)。11.解析：設(shè)粒子的發(fā)射速度為V,粒子做圓周運動的軌道半徑