2013高考物理 模拟新题特快专递（第五期）专题二十三、带电粒子在复合场中的运动

2013高考物理 模拟新题特快专递（第五期）专题二十三、带电粒子在复合场中的运动内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、带电粒子在复合场中的运动1 （2013 山东省滨州一中期末）如图所示， P、 Q 是两个电量相等的异种点电荷，其中 P 带正电， Q 带负电，Q 是 P、 Q 连线的中点，线段 中垂线， 在平面与纸面平行，有一磁场方向垂直于纸面，一电子以初速度 A磁场的方向垂直纸面向里 B电子速度先增大后减少C电子做匀速直线运动 D该磁场为匀强磁场答案：电子以初速度 N 运动，所受洛伦兹力和电场力一定等大反向。 由于 P、 Q 产生的电场沿直线 费匀强电场，所以该磁场为非匀强磁场，由左手定则可知磁场的方向垂直纸面向里，电子做匀速直线运动，选项 确 误。 2.（2013豫南 2、联考）如图所示，竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中 倾斜直轨道，与 切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。 质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电。 现将三个小球在轨道 分别从不同高度处由静止释放，都 恰好通过圆形轨道的最高点，则 A经过最高点时，三个小球的速度相等 B经过最高点时，甲球的速度最小 C甲球的释放位置比乙球的高 D运动过程中三个小球的机械能均保持不变 答案： ：由于洛伦兹力不做功，运动过程中三个小球的机械能均保持不变，选项 D 正确；经过最高点时，甲球的速度最小，乙球速度最大，选项 A 错误 B 正确；甲球的释放位置比乙球的低，选项 3、C 错误。 3(18 分)（2013 深圳市南山区期末）如图，左边矩形区域内，有场强为 0的垂直纸面向里的匀强磁场，电荷量为 q、质量 不同的带正电的粒子(不计重力)，沿图中左侧的水平中线射入，并水平穿过该区域，再垂直射入右边磁感应强度为 B 的匀强磁场区域，该区域磁场边界为 ,方向垂直纸面向外，左右宽为 a， 上下足够长。 (1)求带电粒子速度的大小 v；(2)如果带电粒子都能从 界垂直进入后又返回到 界，则带电粒子的质量在什么范围。 (3)如果带电粒子能与 界成 600角射出磁场区域，则该带点粒子的质量是多少。 解：(1)矩形区域是速度选择 器，由力的平衡条件，得 0(分)得： （3 分）02)如 4、果带电粒子都能 边界出来，则带电粒子在磁场区域中做匀速圆周运动最大的轨迹如图中所示。 由几何关系，有：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ： （分）带电粒子在磁场中运动时，根据牛顿第二定律，有：12联立得：即带电粒子都能从三角形的竖直线上向左射出，则带电粒子的质量（1 分）(3)如果带电粒子都能与 60射出，如图，根据几何关系，则带电粒子在三角形区域中做匀速圆周运动最大的轨迹如图中所示（Q 点与右上边相切）。 由几何关系，有：（分）带电粒子在磁场中运动时，根据牛顿第二定律，有：（2 分）2联立得： （2 分）4. (17 分) （2013 山东省聊城一中期末）静电喷漆技术具有效率高、质量好、 5、有益于健康等优点，其装置可简化如图。 A、 B 为水平放置的间距光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，两板间有方向由 B 指向 A 的匀强电场,电场强度为E=。 在 A 板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪 P，油漆喷枪可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为 m/s 的油漆微粒，已知油漆微粒的质量均为 m=110-5 荷量均为 q=0 不计空气阻力，油漆微粒最后都能落在金属板 B 上。 (1) 求由喷枪 P 喷出的油漆微粒到达 B 板的最短时间。 (2) 求油漆微粒落在 B 板上所形成的图形面积。 (3) 若让 A、 B 两板间的电场反向，并在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度，调节喷枪 6、使油漆微粒只能在纸面内沿各个方向喷出，其它条件不变。 试求 B 板油漆微粒打中的区域的长度。 解析：（17 分）(1) 分析知竖直向下喷出的微粒到 B 板所用时间最短对微粒由牛顿定律知 qE+mg=1 分由运动学公式知 d=2 分1代入数据可得 a=20 m/ t=0.1 s2 分(2) 分析知所形成的图形为圆形，圆形的半径为沿水平方向喷出的粒子的水平位移的大小对沿水平方向喷出的粒子分析竖直方向上 d= 21 分1水平方向上 l=1 分代入数据可得 t=0.3 .4 m1 分所以圆形面积为 s=l 218 m 22 分(3) 因为微粒在两板间满足 qE=1 分设轨道半径为 R，由牛顿定律知 m 1 7、 分=0.9 m1 分分析可知水平向右喷出的微粒能打到 B 板的右侧最远点并设该点为 M 点， P 点正下方对应点为 O 点，则 =0.9 m2 分光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，此点为所能打到的 B 板左侧最远点，则=0.9 所以 B 板被油漆微粒打中的区域的长度为 L=.8 形区域内存在垂直纸面向外、大小可调的匀强磁场M、N 为两块中心开有小孔的距离很近的极板，板间距离为d，每当带电粒子经过 M、N 板时，都会被加速，加速电压均为 U；每当粒子飞离电场后，M、N 板间的电势差立即变为零粒子在电场中一次次被加速，动能不断增大，而绕行半径 R 不变当 t=0 时，质量为 m、电荷量为 8、+q 的粒子静止在 M 板小孔处（1）求粒子绕行 n 圈回到 M 板时的速度大小 2）为使粒子始终保持在圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行第 n 圈时磁感应强度 3）求粒子绕行 n 圈所需总时间 t 总 解析：粒子绕行一圈电场做功一次，由动能定理： （2 分）即第 n 次回到 M 板时的速度为：绕行第 n 圈的过程中，由牛顿第二定律：得 （2 分）粒子在每一圈的运动过程中，包括在 间加速过程和在磁场中圆周运动过程。 在 n 次加速过程中，因为电场力大小相同，故有： 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，每一圈所用时间为 ，由于每一圈速度不同，所以每一圈所需时间也不同。 第 1 圈： 9、第 2 圈： 第 n 圈： 故绕行 n 圈过程中在磁场里运动的时间综上：粒子绕行 n 圈所需总时间t 总 = +6 （20 分） （2013 广西四市联考模拟）如图所示，在 面内，y 轴左侧有一个方向竖直向下，水平宽度为 m，电场强度 E=1.0。 在 y 轴2310l右侧有一个圆心位于 x 轴上，半径 r=001 m 的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度 B= 001 T，坐标为 m 处有一垂直于 x 轴的面积足够大的竖光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x 方向射入电场，穿过电场时恰好通过坐标原点，速度大小 v= 2s，方向与 x 轴成 3 10、0斜向下，若粒子的质量m=l020荷量 q=0子的重力不计。 试求：（1）粒子射入电场时位置的纵坐标和初速度大小；（2）粒子在圆形磁场中运动的时间；（3）若圆形磁场可沿 x 轴移动，圆心 O在 x 轴上的移动范围为001，+） ，由于磁场位置的不同，导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同，试求粒子打在荧光屏上的范围。 答案(1)0 2 m 106m/s3(2)08 s(3)0 2, 02 解析(1)如图所示，根据题意，粒子沿 向进入电场后做类平抛运动，在 O 点将 v沿 x、 y 方向分解得 106m/s 3将 v 方向反向延长，交 C 点，根据类平抛运动特点知： 102 20 2 m 所以粒子射入电 11、场时位置的纵坐标为光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 0 2 m (2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由于洛伦兹力提供向心力，则有：m 轨道半径为 R210 2 m2 r 根据题意分析可知，粒子从坐标原点直接进入圆形匀强磁场时，由于 R2 r，根据对称粒子一定从直径上的最右端点 D 点射出磁场，此时其轨迹对应的圆心角为 60，由于粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为 T2 t T0 8 s 16(3)若圆心 O在 x，由几何关系和对称关系可知此时出射位置为 D 点，轨迹如图所示，所以粒子打在荧光屏最高位置的纵坐标为： r)0 2 m 随着磁场向右移动，荧光屏光点位置逐渐下移，当 v 方 12、向与磁场圆形区域相切后，粒子将打在荧光屏的最低位置其最低位置的纵坐标为： 0 2 0 2, 027 （18 分） （2013 广东省四校联考）如图(a)所示，有两级光滑的绝缘平台，高一级平台距离绝缘板的中心的高度为 h，低一级平台高度是高一级平台高度的一半绝缘板放在水平地面上，板与地面间的动摩擦因数为 ，一轻质弹簧一端连接在绝缘板的中心，另一端固定在墙面上。 边界左边存在着正交的匀强电场和变化的磁场，电场强度为 ，磁感应强度变化情况如图(b)所示，磁感应强度大小均为 有一质量为 m、带负电的小球从高一级平台左边缘以一定初速滑过平台后在 t=0 时刻垂直于边界进入复合场中，设小球刚进入复合场时磁场方向向外且为正值小球做圆周运动至点处恰好与绝缘板发生弹性碰撞，碰撞后小球立即垂直于边界返回并滑上低一级平光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。