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在物理學(xué)中，帶電粒子就是指帶有電荷的微粒，下面是帶電粒子在組合場復(fù)習(xí)題，希望對考生有幫助。

計算題(共4小題，每題15分，共60分。寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分)

1.(福建理綜，22)如圖，絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場E，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點由靜止開始沿MN下滑，到達(dá)C點時離開MN做曲線運動。A、C兩點間距離為h，重力加速度為g。

(1)求小滑塊運動到C點時的速度大小vC;

(2)求小滑塊從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf;

(3)若D點為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運動過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運動到D點時撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運動到水平地面上的P點。已知小滑塊在D點時的速度大小為vD，從D點運動到P點的時間為t，求小滑塊運動到P點時速度的大小vP。

2.(浙江理綜，25)使用回旋加速器的實驗需要把離子束從加速器中引出，離子束引出的方法有磁屏蔽通道法和靜電偏轉(zhuǎn)法等。質(zhì)量為m，速度為v的離子在回旋加速器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軌道是半徑為r的圓，圓心在O點，軌道在垂直紙面向外的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B。

為引出離子束，使用磁屏蔽通道法設(shè)計引出O點(O點圖中未畫出)。引出離子時，令引出通道內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度降低，從而使離子從P點進入通道，沿通道中心線從Q點射出。已知OQ長度為L，OQ與OP的夾角為。

(1)求離子的電荷量q并判斷其正負(fù);

(2)離子從P點進入，Q點射出，通道內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度應(yīng)降為B，求B

(3)換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束，維持通道內(nèi)的原有磁感應(yīng)強度B不變，在內(nèi)外金屬板間加直流電壓，兩板間產(chǎn)生徑向電場，P點進入，Q點射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場強度E的方向和大小。

3.(重慶理綜，9)如圖為某種離子加速器的設(shè)計方案。兩個半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強磁場。其中MN和MN是間距為h的兩平行極板，其上分別有正對的兩個小孔O和O，ON=ON=d，P為靶點，OP=kd(k為大于1的整數(shù))。極板間存在方向向上的勻強電場，兩U。質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子從O點由靜止開始加速，經(jīng)O進入磁場區(qū)域。當(dāng)離子打到極板上ON區(qū)域(含N點)或外殼上時將會被吸收。兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在，離子可勻速穿過，忽略相對論效應(yīng)和離子所受的重力。求：

(1)離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點所需的磁感應(yīng)強度大小;

(2)能使離子打到P點的磁感應(yīng)強度的所有可能值;

(3)打到P點的能量最大的離子在磁場中運動的時間和在電場中運動的時間。

4.(四川理綜，10)在如圖所示的豎直平面內(nèi)，水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r= m的光滑圓弧軌道分別相切于D點和G點，GH與水平面的夾角=37。過G點、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度B=1.25 T;過D點、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強電場，電場方向水平向右，電場強度E=1104 N/C。小物體P1質(zhì)量m=210-3 kg、電荷量q=+810-6 C，受到水平向右的推力F=9.9810-3 N的作用，沿CD向右做勻速直線運動，到達(dá)D點后撤去推力。當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點時，不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放，經(jīng)過時間t=0.1 s與P1相遇。P1和P2與軌道CD、GH間的動摩擦因數(shù)均為=0.5，取g=10 m/s2，sin 37=0.6，cos 37=0.8，物體電荷量保持不變，不計空氣阻力。求：

(1)小物體P1在水平軌道CD上運動速度v的大小;

(2)傾斜軌道GH的長度s。

導(dǎo)航卷八 帶電粒子在組合場、復(fù)合場中的運動1.【詳細(xì)分析】(1)小滑塊沿MN運動過程，水平方向受力滿足

qvB+N=qE①

小滑塊在C點離開MN時

N=0②

解得vC=③

(2)由動能定理

mgh-Wf=mv-0④

解得Wf=mgh-⑤

(3)如圖，小滑塊速度最大時，合力為零，速度方向與電場力、重力的合力方向垂直。撤去磁場后小滑塊將做類平拋運動，等效加速度為g

g=⑥

且v=v+g2t2⑦

解得vP=⑧

答案 (1) (2)mgh-(3)

2.【詳細(xì)分析】(1)離子做圓周運動Bqv=①

q=，根據(jù)左手定則可判斷離子帶正電荷②

(2)離子進入通道前、后的軌跡如圖所示

OQ=R，OQ=L，OO=R-r

引出軌跡為圓弧，Bqv=③

R=④

由余弦定理得R2=L2+(R-r)2+2L(R-r)cos

解得R=⑤

故B==⑥

(3)電場強度方向沿徑向向外⑦

引出軌跡為圓弧Bqv-Eq=⑧

解得E=Bv-⑨

答案 (1) 正電荷 (2)

(3)沿徑向向外 Bv-

3.【詳細(xì)分析】(1)離子經(jīng)電場加速一次后的速度為v1，由動能定理得

qU=mv①

離子能打到P點，則在磁場中的軌道半徑r1=kd②

對離子在磁場中由牛頓第二定律得qv1B1=③

聯(lián)立①②③式解得B1=④

(2)若離子在電場中加速n次后能打到P點，同理可得

nqU=mv(n=1，2，3，)⑤

rn⑥

qvnB=⑦

聯(lián)立⑤⑥⑦式解得B=，vn=⑧

要求離子第一次加速后不能打在板上，2r1d

當(dāng)離子經(jīng)過第一次加速，在磁場中偏轉(zhuǎn)時，

qU=mv12⑨

qv1B=m⑩

聯(lián)立⑤⑥r(nóng)1=

磁感應(yīng)強度的可能值為B=(n=1，2，3，，k2-1)。

(3)當(dāng)n=k2-1時，打在P點的離子能量最大

此時磁感強度B=最終速度vn=

離子在磁場中運動周期T=

tB=(n-)T

式解得tB=

a==

0的勻加速vn=atE得離子在電場中運動時間tE=h

答案 (1) (2)(n=1，2，3，，k2-1)

(3)h

4.【詳細(xì)分析】(1)設(shè)小物體P1在勻強磁場中運動的速度為v，受到向上的洛倫茲力為F1，受到的摩擦力為f，則

F1=qvB①

f=(mg-F1)②

由題意，水平方向合力為零

F-f=0③

聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)解得v=4 m/s④

(2)設(shè)P1在G點的速度大小為vG，由于洛倫茲力不做功，根據(jù)動能定理

qErsin -mgr(1-cos )=mv-mv2⑤

P1在GH上運動，受到重力、電場力和摩擦力的作用，設(shè)加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律

qEcos -mgsin (mgcos +qEsin )=ma1⑥

P1與P2在GH上相遇時，設(shè)P1在GH上運動的距離為s1，則

s1=vGt+a1t2⑦

設(shè)P2質(zhì)量為m2，在GH上運動的加速度為a2，則

m2gsin m2gcos =m2a2⑧

P1與P2在GH上相遇時，設(shè)P2在GH上運動的距離為s2，則

s2=a2t2⑨

聯(lián)立⑤～⑨式，代入數(shù)據(jù)得

s=s1+s2⑩

s=0.56 m

答案 (1)4 m/s (2)0.56 m

帶電粒子在組合場內(nèi)的運動實際上也是運動過程的組合，解決方法如下：

(1)分別研究帶電粒子在不同場區(qū)的運動規(guī)律，在勻強磁場中做勻速圓周運動。在勻強電場中，若速度方向與電場方向平行，則做勻變速直線運動;若速度方向與電場方向垂直，則做類平拋運動。

(2)帶電粒子經(jīng)過磁場區(qū)域時利用圓周運動規(guī)律結(jié)合幾何關(guān)系處理。

(3)當(dāng)粒子從一個場進入另一個場時，場的轉(zhuǎn)折點處粒子速度的大小和方向往往是解題的突破口。

帶電粒子在組合場復(fù)習(xí)題及答案的全部內(nèi)容就是這些，物理網(wǎng)預(yù)�？忌�考上理想的大學(xué)。