高2015年高三物理期末专题复习三 带电粒子在电磁场中的运动

专题训练三带电粒子的引力场、电场、磁场中的运动1.安装在地面上的真空室中存在均匀电场和均匀磁场。已知的场强和磁感应强度方向相同，场强的大小e=4.0伏/米，磁感应强度的大小b=0.15特。现在，带负电荷的粒子以v=20米/秒的速度在此区域垂直场强方向上以恒定速度直线运动，寻找带此电荷的粒子的电量和质量的比例q/m以及磁场的所有可能方向(角度可以用倒三角函数表示)。2.真空中存在空间范围足够大、水平向右均匀的电场。如果电场中的质量是m，带停电下的小球从静止状态中释放出来，球的速度和垂直方向之间的角度为37(取，)。现在，这个小球在电场的某个点被垂直向上抛出到超速度vO。查找运动过程：(1)球接收的电场力的大小和方向；(2)从投球点到最高点的电能变化；(3)球的最小动量的大小和方向。3.有三条长度均为l=1.00m米的无法伸长的绝缘线，其中两个一端固定在天花板上的o点，在另一端，填充的球a和b分别用-q绑定，质量分别为m=1.0010-2kg和q，q=1.0010-7c。用第三条线连接a、b之间。空间的大小E=1.00106N/C均匀电场，场强方向沿水平方向向右，平衡时a，b球的位置如图所示。现在o和b之间的直线热量下降，空气阻力导致a，b球最终到达新的平衡位置。寻找最后两球的机械能和电潜力。总额在关闭之前变化了多少？(除了两个带电球之间相互作用的静电)4.如图所示，强电场垂直向上，强磁场水平向上，垂直纸张向内，有两个带电荷的小球体a和b，a可以在垂直于磁场方向的垂直平面上精确地进行径向r=0.8m的等速圆周运动，bV=2m/s的水平速度在垂直于磁场方向的垂直平面中向右进行匀速直线运动。球a，b质量Ma=10g，mb=40g，电荷QA=110-2c，QB=210-2c，g=10m/s2。追求：(1)球a和b各有什么电？场强e和磁感应强度b大小？(2)球a以固定的速度运动一周，是顺时针还是逆时针？(？速度大小va是多少？baebvr(3)设置球b的运动轨迹，使其与球a的运动轨迹中的最低点相切如果球a移动到接触点(最低点)，则球b同时移动到切点a、b接触后加在一起，然后设定为c，在接触后结束的瞬间，c的加速度ac=？5.如图所示，x轴上方有垂直于xy平面的均匀磁场，磁感应强度在B. x轴下方沿y轴负方向的均匀强电场的场强为e，一个质量为m，电荷为-q的粒子在坐标原点o沿y轴正向喷射后。第三次到达x轴时，此粒子将从点o射出l速度v和运动的总距离s .(重力无数)6.问题是质量分析器工作原理图。o中心、o对称轴、角度2扇区域中分布着方向与纸垂直的均匀磁场。在OH轴上对称的c和d分别是离子发射点和收集点点。CM垂直磁场的左侧位于m，om=D。传统的正离子束从c以较小的发散角度(在纸上)发射。这些离子在CM方向上以v0的速度分裂，如果在离子束中非电荷的离子能聚合到d，请尝试以下方法：(1)磁感应强度的大小和方向(提示：可以将CM方向移动的离子视为研究对象)；(2)离子沿CN(与CM成角度的直线)输入磁场中的轨道半径和移动时间。(3)段CM的长度。7.有人设计了带电粒子的速度对准装置，原理如图所示。两块带电金属板之间有均匀的强电场，方向垂直向上。PQNM矩形区域内有垂直纸张朝外的均匀磁场。一束电荷(电荷与质量的比率)以不同的速度沿磁场区域的水平中心线OO进入两个金属板之间，此时v0的粒子在q点直接离开磁场，然后进行匀速直线运动到达收集板。Gravaccel为g，PQ=3d，NQ=2d，聚集板和NQ的距离为l，而不考虑粒子之间的相互作用。求：(1)场强e的大小；(2)磁感应强度b的大小；(3)速度为v0(1)的粒子从收集板的位置到o点的距离。对铀235的进一步研究对原子能的开发和利用具有重要意义。如图所示，质量为m，电荷q的铀235离子继续从容器a下的小孔S1上升到加速度电场。初始速度似乎为零小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度b的均匀磁场，以半径为r的匀速圆周运行移动。离子移动半圆周后离开磁场收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。你不想离开吗子重力和离子之间的相互作用。(1)寻找加速电场的电压u。(2)在离子收集过程中任意时间t内求出离子质量m；(3)实际上，加速度电压的大小在u u范围内略有变化。约翰设备a中有两种离子，电荷量相同的铀235和铀238，如上所示被电场加速后进入磁场，这两个离子磁场中运动的轨迹不重叠。应该有多小？结果是100%数字表示保留两个有效数字)9.笛卡尔坐标系中的1，如图所示。象限2有均匀磁场，垂直于纸张，象限3有y轴负方向均匀强电场，四象限没有电场和磁场。质量为m。功率q粒子在m点的速度V0在x轴上通过n.p点的x轴的负方向进入电场。不考虑粒子的重力，设置OM=OP=L。ON=2L，查找：(1)均匀电场的场强e；(2)均匀磁场的磁强度b的大小和方向。10.xOy平面第一象限的整个区域内均匀分布着强电场，电场方向平行于y轴以下，如图所示。第四个图像左边距为y轴，右边距为直线，磁场方向限制为垂直纸张方向此外，质量为m、功率为q的粒子在初始速度v0垂直y轴上从y轴上的p点发射均匀强电场电场力在x轴qpoint到x轴正方向以45度角进入均匀磁场。OQ=l，不考虑粒子求重力：(1)P和o的两点之间的距离。(2)要使粒子重新进入电场，磁感应强度b的值范围；(3)磁感应强度b的值范围，以便粒子第二次进入磁场。11.图中显示了研究电子枪电子在电场中运动的简化模型的示意图。玉丝平面的ABCD区域有两个场强大小均为e的均匀电场I和II，两个电场的边界均为边长为l的正方形。(1)在此区域AB边的中点找到电子超出ABCD区域的位置。(2)在电场I区内适当位置的电子可以直接从ABCD区左下角d出发，找到所有发行版本点的位置。(3)将左电场II水平向右移动L/n(n1)，电子将继续与ABCD区域左下角d分离打开(d不随电场移动)寻找电场I区域内静态发射电子的所有位置。12.有些仪器利用电场和磁场来控制物质表面上电子的运动。这是材料表面上的瞬间，如标题图所示PPNN充满垂直向下均匀电场，宽度为d。矩形区域NNMM充满垂直纸张方向。均匀磁场，磁感应强度b，长度3s，宽度s；NN是电场前的磁场和薄分隔层。一台电电荷为e，质量为m，超速度为0的电子从p点开始被电场加速，通过隔离层垂直流入磁场电子每次通过分离层时运动方向不变，动能损失为每次通过前动能的10%，最后一个电子可以在磁场边界MN处飞行。不计较电子受到的重力。(1)寻找电子的第二个与第一个圆周运动半径的比率。(2)寻找场强的值范围。(3)A是中点。要使电子在a和a之间垂直飞行，必须将电子从磁场区域携带移动的时间。13.如图所示，离子源a的初速度为0，电流为e，质量不同的正离子的电压加速到U0电场在加速后以均匀的速度通过直管，均匀地垂直发射强偏转电场，偏转后通过板m的小孔s离开电场通过匀速直线运动垂直于边界MN进入磁感应强度b的均匀磁场。已知圆弧=d，HS=2d，MNQ=90。(忽略粒子接收的重力)(1)求偏转电场的场强E0的大小和HM和MN之间的角度。(2)寻找质量为m的离子，在磁场中进行圆周运动的半径；(3)质量为4米的离子垂直撞击NQ的中点S1时，质量为16m的离子碰到S2。寻找S1和S2之间的距离可以与NQ抗衡的阳离子的质量范围。14.图中所示坐标系中的I，象限为x=-2l和y轴之间的第二、象限内存位于大小相同、方向相反的均匀电场中，如图a所示从2L，l)到c (-2l，0)的连接中，电荷量为q，质量为m的粒子连续分布。t=从零开始，这些带电粒子依次以相同的速度v沿x轴正向喷射。从点a射出的粒子如图所示的运动轨迹从y轴的A(0，-l)通过y轴正方向。无论粒子重力和它之间的相它们相互作用，而不考虑粒子之间的碰撞。(1)求出场强e的大小。(2)交流电之间另一位置的粒子经过电场后沿x轴正向通过y轴。(3)从a点发射的粒子正好是x=-2l的寻找线、均匀磁场的磁感应强度b。1.解决方案：意味着施加在此带电粒子上的重力、电场力和洛伦兹力的合力必须为零。可以看到，这三个力位于同一垂直平面上，粒子速度垂直纸朝外，如图所示。由于粒子带负电荷，电场的方向与电场力的方向相反，因此磁共糖的方向也与电场力的方向相反。将磁场方向和重力方向之间的角度设置为，可确保QE sin =qv bcos ，QE cos qv bsin =mg解决方案，替代数据为q/m=1.96库/kg。Tg=vB/E=200.15/4.0，=arctg 0.75。也就是说，磁场以相对于重力方向的角度=arctg 0.75，向下面的所有方向倾斜。解决方案：(1)根据问题设定条件，电场力大小电场力的方向水平向右。(2)球在垂直方向上进行均匀减速运动。速度如下在水平方向上进行起始速度为零的均匀加速度运动时，加速度为球上升到最高点的时间。在此过程中，球在电场方向偏移电场力工作W=球上升到最高点时，电能减少(3)水平速度，垂直速度球速度这时，一切都出来了，也就是说，从电场方向开始，37斜球动量的最小值最小动量的方向在电场方向上倾斜37。3.解决方案：图1中的虚线表示a，b球体的原始平衡位置，实线表示a，AB和垂直方向的角度，表示打破后重新平衡的位置。如图2所示的球力：重力mg，垂直下；电场力qE，水平向左；细线OA对a的拉伸T1，方向图；细线AB是a的拉伸T2，如图所示。通过平衡条件 如图3所示，b球力：重力mg，垂直下；电场力qE，水平向右；细线图b的拉伸F2，方向。通过平衡条件 要整合上述所有内容并替换数据， 这将使a和b球再次平衡，如图4所示。a球的重力势能与原位置相比减少了 B球的重力势能减少了球的电潜力增加了Wa=QE lcos 60 9320b球的电势降低两种势能的总和减少了。解决方案：(1)小球a进行匀速圆周运动，电场力和重力合力为零，电场为正方形向上，因此球a具有正电，mag=qaE de E=10N/C球b进行均匀的直线运动，正电和mbg=qbvB qbE degb=5t(2)球a具有恒定速度的圆周运动绕道方向是逆时针方向(=4m/s)(3)触摸后，如果通用速度为VC，则mava mbv=(ma mb)vc=2.4m/sMcac=qce qcvcb-Meg，MC=ma MB，QC=(QA QB)AC=3.2m/S2的第二定律图：表示L=4R (qvB=m，v=为了减速运动，进入电场的粒子的最大距离为l，加速度为a。V2=2al，在电场中，根据牛顿第二定律qE=ma，粒子运动的总距离为s=2R 2l。解决方案：(1)离子在磁场中圆周运动的轨道半径为r，r=D. b=磁场方向垂直纸张朝外(2)将沿CN移动的离子速度的大小设置为v，在磁场中轨道半径为R ，移动时间为tVcos=v0V=。r=方法1:将弧长设定为s，t=s=2()R ；T=方法2:均匀圆周运动的离子周期t=，t=t=(3)方法1: cm=Mn cot ，=，r=。解决方案cm=dcat 方法2:将中心点设定为a，将a设定为AB垂直常开接点，可证明nm=bo，nm=cm tan/bo=abcot=r sincot=cm=dcop7.解决方案：(1)带电粒子的电荷为q，质量为m，Eq=mg表示=赋值，E=kg(2)图1，示例qv0B=m，R2=(3d)2 (R-d)2 de B=(