教科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 磁场对电流的作用 专题提升3 带电粒子在复合场中的运动——分层作业.ppt

12345678910117.(2023浙江丽水高二期末)如图所示,在直角坐标系第一象限内0≤x≤25cm间存在沿y轴正向、电场强度E=3.0×104N/m的匀强电场,在x轴下方存在垂直纸面向外、磁感应强度B=1.0T的匀强磁场。粒子枪沿虚线在第一象限内上下可调,从枪口P处连续水平发射速度为v0=5.0×104m/s的带负电粒子。在x轴上放置一成像底片,其左端M位于枪口P的正下方,粒子打到底片下表面被吸收后不反弹。从水平高度y=3cm处发射的粒子恰好从O点进入磁场,忽略粒子的重力及粒子间的相互作用。求:(1)粒子的比荷;(2)从O点进入磁场的粒子在底片上成像的x坐标及粒子到达底片时速度方向与x轴夹角的正切值;(3)要求所有粒子均能在底片上成像,则枪口P高度的取值范围及底片的最短长度。1234567891011答案(1)8×104C/kg(2)30cm0.24(3)0≤y≤4.2cm5cm解析(1)由平抛规律可得粒子在电场中的运动轨迹如图所示1234567891011(2)设粒子进入磁场时的速度为v,与x轴的夹角为α,由洛伦兹力提供向心力,有可知水平速度不影响粒子在x轴上的坐标,由vy=at联立解得x1=30cm由带电粒子在磁场中运动的对称性可知,打到底片上的角度与进入磁场时的角度相同,有123456789101112345678910118.(2023湖南长沙高二期末)如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一、四象限存在磁感应强度大小相等、方向垂直坐标平面向里的匀强磁场,第二象限内存在水平向右的匀强电场,第三象限内存在一矩形匀强磁场区域(图中未画出)。有一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子从y轴的M点(0,-L)以与y轴负方向成θ=60°角、大小为v0的初速度垂直磁场进入第四象限,经磁场偏转从y轴上的N点(0,L)进入第二象限,又经电场作用垂直于x轴从x轴上的A点直接进入第三象限的矩形磁场区域,该矩形一条边与x轴重合,最后返回M点时速度方向与初速度v0方向相同,不计粒子重力,求:(1)第一、四象限内磁场的磁感应强度的大小B1;(2)第二象限内电场强度的大小E;(3)第三象限内矩形磁场区域的磁感应强度的大小B2及矩形区域磁场的最小面积。1234567891011解析(1)粒子在第一、二、四象限内的运动轨迹如图所示1234567891011(2)粒子进入第二象限后受水平向右的电场力作用,从N点运动至A点的运动可以看成是类平抛的逆过程,有1234567891011(3)粒子从A点进入矩形磁场时的速度大小为v1=v0cos60°=设粒子从C点射出矩形磁场,正对着M点,速度与初速度v0共线,圆心为O″,半径为r1,如图所示12345678910119.(2023江苏南通高二期末)如图甲所示,有一半径为R、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,右侧与y轴相切,下侧与x轴相切于A点。一群速率相同的同种正电粒子沿不同方向从坐标A点处射入磁场,所有粒子平行于x轴从磁场中射出,而后击中右侧的感光板,感光板与y轴的距离为1.5R,已知粒子的质量为m,电荷量为q,不计粒子的重力和粒子间的相互作用。甲乙1234567891011(1)求粒子速率v0的大小。(2)若在y轴与感光板之间充满垂直纸面的匀强磁场,求能使粒子击中感光板的磁感应强度大小的范围。(3)若在y轴与感光板之间加上与y轴平行,大小、方向按图乙变化的电场,其中,设粒子在电场中运动的时间远小于电场的周期,求粒子打在感光板上的范围。?123456789101112345678910111234567891011(3)粒子进入电场后,由于粒子在电场中运动的时间远小于电场的周期,所以粒子在电场中均可看作类平抛运动,由牛顿第二定律得qE0=ma在x方向1.5R=v0t对向上偏转最大的粒子y1=at2由以上各式解得y1=2R对向下偏转最大的粒子y2=at2由以上各式解得y2=2R在感光板上的总长度为y1+y2+2R=6R所以粒子打在感光板上的范围为-2Ry4R。123456789101110.(2023重庆高二期末)如图所示,水平放置的平行板电容器内存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场B1,电容器右侧的矩形区域以对角线QM为界分