专题6第2讲 带电粒子在复合场中的运动(课时作业word)-【成功方案】2023年高考物理艺术生文化课总复习

学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第2讲 带电粒子在复合场中的运动 1.如图所示，竖直平面内，两竖直线N、PQ间（含边界）存在竖直向上的匀强电场和 垂直于竖直平面向外的匀强磁场，N、PQ间距为d,电磁场上下区域足够大。一个质量为 m、电量为g的带正电小球从左侧进入电磁场，初速度0与MN夹角0=60°，随后小球做匀 速圆周运动，恰能到达右侧边界PQ并从左侧边界W穿出。不计空气阻力，重力加速度为 8。求： Q (1)电场强度大小E: (②)磁场磁感应强度大小B: (③)小球在电磁场区域运动的时间t。 【答案】(1)mgq(2)mv2gd(3)4rd3v 【解析】 ()由小球在电磁场区域做匀速圆周运动得 gE=mg 解得：E=mgq (2)设小球做匀速圆周运动的半径为r,有q0B=mv2r 解得：B=mvqt 由几何关系可得r=2d 则磁场磁感应强度大小B=mv2qd ·独家授权侵权必究 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (3)小球做匀速圆周运动的周期T=2v 小球在电磁场区城运动的时间t=13T 解得：t=4nd3v。 2,带电粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制备的关键技术之一、带电粒子流（每个粒 子的质量为m、电荷量为十)以初速度？垂直进入磁场，不计重力及带电粒子之间的相互作 用。对处在xOy平面内的粒子，求解以下问题。 图() 图b) (1)如图()，宽度为2n的带电粒子流沿x轴正方向射入圆心为A rc)(a\vs4al\col(0,rl)、半径为n的圆形匀强磁场中，若带电粒子流经过磁场后都 汇聚到坐标原点O,求该磁场磁感应强度B的大小： (2)如图(a),虚线框为边长等于2n的正方形，其几何中心位于C rc\)(a\vs4 al\col(O,一r2)。在虚线框内设计一个区域面积最小的匀强磁场，使汇聚到 O点的带电粒子流经过该区域后宽度变为2，并沿x轴正方向射出。求该磁场磁感应强度 B2的大小和方向，以及该磁场区域的面积（无需写出面积最小的证明过程）： (3)如图b),虚线框】和Ⅱ均为边长等于方的正方形，虚线框Ⅲ和V均为边长等于的 正方形。在】、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ中分别设计一个区域面积最小的匀强磁场，使宽度为2为的带电 粒子流沿x轴正方向射入I和Ⅱ后汇聚到坐标原点O,再经过Ⅲ和V后宽度变为24，并沿 x轴正方向射出，从而实现带电粒子流的同轴控束。求1和山中磁场磁感应强度的大小，以 及Ⅱ和Ⅳ中匀强磁场区域的面积（无需写出面积最小的证明过程）。 【答案】(1)mvgr1(2mvqr2,垂直与纸面向里，S=元22(3)B1=mvqr3,Bm=mvqr4, S1=12x-1r23,Sw=12π-124 【解析】（①）粒子垂直x进入圆形磁场，在坐标原点O汇聚，满足磁聚焦的条件，即 粒子在磁场中运动的半径等于國形磁场的半径，粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力 goB1=mv2r1 解得B,=mvqrl (②)粒子从O点进入下方虚线区域，若要从聚焦的O点飞入然后平行x轴飞出，为磁发 散的过程，即粒子在下方圆形磁场运动的轨迹半径等于磁场半径，粒子轨迹最大的边界如图 所示，图中圆形磁场即为最小的匀强磁场区域 幸独家授权侵权必究· 学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 磁场半径为n,根据q0B=mv2r可知磁感应强度为B2=mvqr2 根据左手定则可知磁场的方向为垂直纸面向里，图形磁场的面积为S2=π22 (③)粒子在碱场中运动，3和4为粒子运动的轨迹圆，1和2为粒子运动的磁场的圆周 根据gwB=v2r可知I和川中的磁感应强度为B,=mvqr3,Bm=mvqr4 图中箭头部分的实线为粒子运动的轨迹，可知磁场的最小面积为叶子形状，取〡区域如 图 图中阴影部分面积的一半为四分之一圆周4OB与三角形SAOB之差，所以阴彩部分的 面积为 S1=2(S4o8-S40B)=2×14元23-1223=12x-123 类似地可知V区域的阴影部分面积为Sw=2×1424一1224=12元一124 根据对称性可知川中的匀强磁场面积为Sm=12一123 3.如图甲所示，在平行边界N、PQ之闻，存在宽度为1、方向平行纸面且与边界垂 直的变化电场，其电场随时间变化的关系如图乙所示，MN、PQ两侧足够大区域有方向垂 直纸面向外、大小相同的匀强磁场。一重力不计的带电粒子，从=0时自边界PQ上某点 由静止第一次经电场加速后，以速度1垂直边界W第一次射入磁场中做匀速圆周运动， ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 接着第二次进入电场中做匀