（三维设计）2016年高三物理二轮复习（word版教参）第一部分 专题三 第二讲 带电粒子在复合场中的运动

（三维设计）2016年高三物理二轮复习（word版教参）第一部分 专题三 第二讲 带电粒子在复合场中的运动内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 考查电场和重力场的叠加场(2015全国卷)如图 1，两平行的带电金属板水平放置。 若在两板中间 a 点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。 现将两板绕过 a 点的轴(垂直于纸面) 逆时针旋转 45，再由 a 点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()图 1A保持静止状态B向左上方做匀加速运动C向正下方做匀加速运动D向左下方做匀加速运动解析：选 D两板水平放置时，放置于两板间 a 点的带电微粒保持静止，带电微粒受到的电场力与重力平衡。 当将两板逆时针旋转 45时，电场力大小不变，方向逆时针偏转 45，受力如图，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将向左下方做匀加速运 2、动。 选项 D 正确。 2考查电场和磁场的叠加场(2015皖北协作区联考)为了研究 相关性质，实验中让一带电 粒( 重力不计)，垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场区域，如图 2 所示，其中 M、N 为正对的平行带电金属板，结果它恰能沿直线运动。 ()图 2AM 板一定带正电B粒一定带正电对应诊断卷 世昌的博客 若仅使 粒的带电量增大，颗粒一定向 M 板偏移D若仅使 粒的速度增大，颗粒一定向 N 板偏移解析：选 A由于粒子做直线运动，故无论粒子带何种电荷，由于电场力与洛伦兹力都是方向相反的，大小相等。 根据左手定则，正电荷受到电场力与电场强度同向，选项 A 正确，B 错误；根据电场力和洛伦兹力平衡，即 v 3、 ，与电量的多少无关，选项 C 错使 粒的速度增大，则洛伦兹力增大，则电场力与洛伦兹力不平衡，出现偏转现象，因洛伦兹力方向不确定，则不一定向 N 板偏移，选项 D 错误。 3考查电场、磁场和重力场的叠加场(2015福建高考)如图 3，绝缘粗糙的竖直平面 侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为 E，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为 B。 一质量为 m、电荷量为 q 的带正电的小滑块从 A 点由静止开始沿 滑，到达C 点时离开 曲线运动。 A、C 两点间距离为 h，重力加速度为 g。 图 3(1)求小滑块运动到 C 点时的速度大小 2)求小滑块从 A 点运动到 C 4、 点过程中克服摩擦力做的功 3)若 D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到 D 点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的 P 点。 已知小滑块在 D 点运动到 P 点的时间为 t，求小滑块运动到 P 点时速度的大小析：(1)小滑块沿 动过程，水平方向受力满足 N小滑块在 C 点离开 解得。 世昌的博客 (2)由动能定理得 f 12解得 Wf。 )如图，小滑块速度最大时，速度方向与电场力、重力的合力方向 垂直。 撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，等效加速度为 g，g ( v D2g 2得。 ( g21) (2)B ) ( g2电粒子在交变场中的运动4. 5、考查带电体在交变电场中的运动(多选)(2015山东高考)如图 4 甲，两水平金属板间距为 d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。 t0 时刻，质量为 m 的带电微粒以初速度 中线射入两板间，0 时间内微粒 时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。 微粒运动过程中未与金属板接触。 重力加速度的大小为 g。 关于微粒在 0T 时间内运动的描述，正确的是()图 4A末速度大小为 B末速度沿水平方向2高中物理资源下载平台世昌的博客 重力势能减少了 D克服电场力做功为 时间内微粒匀速运动，有 mg。 把微粒的运动分解，水平方向：直方向： 时间内，只受重力，做自由落体运动，v 1yg ； T 时间内， a g，做匀减速直线运 6、动，T 时刻，23 2v 1ya 0，所以末速度 vv 0，方向沿水平方向，选项 A 错误、B 正确。 重力势能Ep 以选项 C 正确。 根据动能定理： 克电 0，得 W 克2 12电 以选项 D 错误。 125考查带电体在交变磁场中的运动(2015烟台二模)如图 5 甲所示，两带等量异号电荷的平行金属板平行于 x 轴放置，板长为L，两板间距离为 2属板的右侧宽为 L 的区域内存在如图乙所示周期性变化的磁场，磁场的左右边界与 x 轴垂直。 现有一质量为 m，带电荷量为 q 的带电粒子，从 y 轴上的A 点以速度 x 轴正方向射入两板之间，飞出电场后从点(L,0) 进入磁场区域，进入时速度方向与 x 轴 7、夹角为 30，把粒子进入磁场的时刻做为零时刻，以垂直于纸面向里作为磁场正方向，粒子最后从 x 轴上(2L,0) 点与 x 轴正方向成 30夹角飞出磁场，不计粒子重力。 图 5(1)求粒子在两板间运动时电场力对它所做的功； (2)计算两板间的电势差并确定 A 点的位置；(3)写出磁场区域磁感应强度 大小、磁场变化周期 T 应满足的表达式。 解析：(1)设粒子刚进入磁场时的速度为 v，则：v 0 233电场力对粒子所做的功为：W 2 12 16高中物理资源下载平台世昌的博客 (2)设粒子刚进入磁场时的竖直分速度为 v，则：vv 00 v 0y vy 2解得：U。 23)由对称性可知，粒子从 x2L 点 8、飞出磁场的速度大小不变，方向与 x 轴夹角为 30；在磁场变化的半个周期内，粒子的偏转角为 260；故磁场变化的半个周期内，粒子在 x 轴上的位移为：x20 x2L 处且速度满足上述要求是： R (n1,2,3，)： 0 (n1,2,3，)23期，同时在磁场中运动的时间是16变化磁场半个周期的整数倍，可使粒子到达 x2L 处且满足速度题设要求；2世昌的博客 ：T (n1,2,3，)31) 2) 16 230， 36L)(3)(n1,2,3，)T23考查带电体在多层电、磁场中的运动(2015天津高考)现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。 真空中存在着如图6 所示的多层紧密相邻的匀强电场 9、和匀强磁场，电场与磁场的宽度均为 d。 电场强度为 E，方向水平向右；磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里，电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。 一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子在第 1 层电场左侧边界某处由静止释放，粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射。 图 6(1)求粒子在第 2 层磁场中运动时速度 大小与轨迹半径 2)粒子从第 n 层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为 n，试求 n；(3)若粒子恰好不能从第 n 层磁场右侧边界穿出，试问在其他条件不变的情况下，也进入第n 层磁场，但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简要推理说明之。 10、解析：(1)粒子在进入第 2 层磁场时，经过两次电场加速，中间穿过磁场时洛伦兹力不做功。 由动能定理，有2 12由式解得 层磁场中受到的洛伦兹力充当向心力，有m 世昌的博客 式解得。 2B )设粒子在第 n 层磁场中运动的速度为 迹半径为 量的下标均代表粒子所在层数，下同)。 12m n 层磁场时，速度的方向与水平方向的夹角为 n，从第 n 层磁场右侧边界穿出时速度方向与水平方向的夹角为 n，粒子在电场中运动时，垂直于电场线方向的速度分量不变，有 n1 v n 由图甲看出nr nd 由式得nr n1 n1 d 由式看出 1，r 22，r 差为 d，可得 nr 11(n1)d 当 n1 时，由图乙 11、看出1d 11由 式得11nB。 12(3)若粒子恰好不能从第 n 层磁场右侧边界穿出，则n ，n 1。 2甲乙高中物理资源下载平台世昌的博客 ，换用比荷更大的粒子，设其比荷为 ，假设能穿出第 n 层磁场qm右侧边界，粒子穿出时速度方向与水平方向的夹角为 n，由于 qm n1说明 n不存在，即原假设不成立。 所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界。 答案：见解析考点三 电磁场技术的应用7.(2015浙江高考)使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出，离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。 质量为 m，速度为 v 的离子在回旋加速器内旋转，旋转轨道是半径为 r 的圆，圆心在 O 点，轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。 为引出离子束，使用磁屏蔽通道法设计引出器。 引出器原理如图 7 所示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道的圆心位于 O点( O点图中未画出)。 引出离子时，令引出通道内磁场的磁感应强度降低，从而使离子从 P 点进入通道，沿通道中心线从 Q 点射出。 已知 度为 L， 夹角为。 图 7(1)求离子的电荷量 q。