综合题18.0分
物理

质量为m带电量为-q的带电粒子0时刻由a点以初速度v0垂直进入磁场,Ⅰ区域磁场磁感应强度大小不变方向周期性变化如图所示(垂直纸面向里为正方向);Ⅱ区域为匀强电场,方向向上;Ⅲ区域为匀强磁场磁感应强度大小与Ⅰ区域相同均为B0。粒子在Ⅰ区域内一定能完成半圆运动且每次经过mn的时刻均为T0/2整数倍,则

27.粒子在Ⅰ区域运动的轨道半径为多少?

28.若初始位置与第四次经过mn时的位置距离为x,求粒子进入Ⅲ区域时速度的可能值  (初始位置记为第一次经过mn)。

29.在满足(2)的条件下,求电场强度E的大小可能值。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)r=或 R=

解析

(1)qv0B0=mr=也可以表示为T0=  R=

考查方向

带电粒子在电磁场中的运动

解题思路

(1)根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子在Ⅰ区域运动的轨道半径

易错点

本题中易错点是带电粒子带负电,洛伦兹力的方向易出错,导致运动轨迹出错,另处一个易错点就是两种情况不易找全。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)v2=或v2=-2v0

解析

(2)R=qv2B0=m解得3区域速度大小:v2=第二种情况:3区域半径R=-3区域速度大小v2=-2v0-

考查方向

带电粒子在电磁场中的运动

解题思路

(2)因为电场区域的宽度没有给出,所以粒子从Ⅰ区域经过Ⅱ区域Ⅲ区域再次回到Ⅰ区域时Ⅰ区域磁场方向不确定,可能和原来同向也可能和原磁场反向,两种情况分别确定半径,然后确定速度。

易错点

本题中易错点是带电粒子带负电,洛伦兹力的方向易出错,导致运动轨迹出错,另处一个易错点就是两种情况不易找全。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)E=(n=0,1,2......) E=(n=0,1,2......)

解析

(3)第一种情况:3区域速度大小:v2= 2t=+nT0Eq=ma-解得:E=(n=0,1,2......)第二种情况:3区域速度大小v2=-2v0

2t=(n+1)T0E=(n=0,1,2......)

考查方向

带电粒子在电磁场中的运动

解题思路

(3)根据牛顿第二定律和运动学公式分别确定两种情况时的电场强度E。

易错点

本题中易错点是带电粒子带负电,洛伦兹力的方向易出错,导致运动轨迹出错,另处一个易错点就是两种情况不易找全。