2016年步步高全国专用第三轮增分练习12

2016年步步高全国专用第三轮增分练习12内容摘要：

1、高中物理资源下载平台 带电粒子在复合场中的运动题型 23带电粒子在组合场中的运动1如图 1 所示，真空中竖直条形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，条形区域存在水平向左的匀强电场，磁场和电场宽度均为 L 且足够长，图中虚线是磁场与电场的分界线，M、N 为涂有荧光物质的竖直板，质子打在 M、N 板上被吸附而发出荧光现有一束质子从 A 处以速度v 连续不断地射入磁场，入射方向与 M 板成 60夹角且与纸面平行，已知质子质量为 m，电荷量为 q，不计质子重力和相互作用力，求：图 1(1)若质子垂直打在 N 板上，区磁场的磁感应强度 2)在第(1)问中，调节电场强度的大小，N 板上的亮斑刚好消失时的场强 2、E；(3)若区域的电场强度 E ，要使 M 板出现亮斑，区磁场的最小磁感应强度 1) (2) (3)r(3) 1)1)洛伦兹力提供向心力，解得 r 板上，质子出磁场时须与磁场的右边界垂直，如图甲所示，由几何关系得0 20区磁场的磁感应强度为 )质子进入电场后逆着电场线做匀减速直线运动，调节电场强度的大小，N 板上的亮斑刚好消失时，质子的速度刚好减为零，由动能定理得 上的亮斑刚好消失时的场强为 E)设质子从磁场进入电场时速度方向与虚线边界间的夹角为 ，进入电场后做类斜上抛运动，当质子刚要到达 N 板时，沿电场线方向速度减小为零，如图乙所示，此时质子恰好能返回磁场打在 M 板上产生亮斑，而此时的磁 3、场的磁感应强度最小沿电场方向，由动能定理得 m()2 得 3012在磁场中，由几何关系知0r 20L，得 ( 1)磁场的最小磁感应强度为 r(3) 1)图 2 所示，在直角坐标系 面内有一矩形区域 形区域内有水平向右的匀强电场，场强为 E；在 y0 的区域内有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，半径为 R 的光滑绝缘空心半圆管 定在坐标平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心 中点，直径直于水平虚线 质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子(重力不计) 从半圆管的 O 点由静止释放，进入管内后从 A 点穿出恰能在磁场中做半径为 R 的匀速圆周运动求：高中物理资源下载平台 (1)该粒子带哪种电荷。 匀强磁场的磁 4、感应强度 B 的大小为多少；(2)若粒子再次进入矩形区域 立即撤去磁场，此后粒子恰好从 中点 C 离开电场求矩形区域的边长 R 的关系(3)在满足(2)的基础上，求从 A 点运动到 C 点的时间答案(1)正电 (2) 2Q(3)( 1) 4 21)粒子要由静止进入管内，必须带正电粒子从 O 点到 A 点的过程中由动能定理得 点穿出后做匀速圆周运动， 2)粒子再次进入矩形 域后做类平抛运动，由题意得R a ，Q2R(3)粒子从 A 点到矩形边界 过程中，T 14 14 22 N 到 C 点的过程中，t 2 2tt 1t 2( 1) 图 3 所示，竖直平面内放着两根间距 L1 m、电阻不计的足够长 5、平行金属板 M、N ，两板间接一阻值 R2 的电阻， N 板上有一小孔 Q，在金属板 M、N 及 方有垂直纸面向里高中物理资源下载平台 1 T 的有界匀强磁场，N 板右侧区域 、下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为 T 和 T有一质量 M0.2 阻r1 的金属棒搭在 间并与 好接触，用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动，当金属棒达到最大速度时，在与 Q 等高并靠近 M 板的 P 点静止释放一个比荷110 4 C/正离子，经电场加速后，以 v200 m/s 的速度从 Q 点垂直于 N 板边界射入右计离子重力，忽略电流产生的磁场，取 g10 m/s 3(1) 6、金属棒达到最大速度时，电阻 R 两端电压 U；(2)电动机的输出功率 P；(3)离子从 Q 点进入右侧磁场后恰好不会回到 N 板，Q 点距分界线高 h 等于多少。 答案(1)2 V(2)9 W(3)0 2 1)离子从 P 点运动到 Q，由动能定理：2解得 R 两端电压 U2 V(2)电路的电流 I 安 B 0金属棒受力平衡 F 安 由闭合电路欧姆定律 EI( Rr)感应电动势 EB 0动机的输出功率 PFv m联立式解得：电动机的输出功率 P9 W高中物理资源下载平台 (3) 如图所示，设离子恰好不会回到 N 板时，对应的离子在上、下区域的运动半径分别为 心的连线与 N 板的夹角为 在磁场 ，由 7、 m 102 m23在磁场 ，由 m 10 2 m由几何关系得(r 1r 2)r 2r1r 1h联立解得：h0 2 图 4 所示，某空间中有四个方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小相同、半径均为 R 的圆形匀强磁场区域 1、2、3、 与 4 相切，2 相切于 1 和 3,3 相切于 2 和 4，且第 1 个磁场区域和第 4 个磁场区域的竖直方向的直径在一条直线上一质量为 m、带电荷量为q 的粒子，静止置于电势差为 带电平行板(竖直放置)形成的电场中 (初始位置在负极板附近)，经过电场加速后，从第 1 个磁场的最左端水平进入，并从第 3 个磁场的最下端竖直穿出已知 计带电粒子的重力图 4(1)求带 8、电粒子进入磁场时的速度大小(2)试判断：若在第 3 个磁场的下面也有一电势差为 带电平行板 (水平放置，其小孔在第 3个磁场最下端的正下方)形成的电场，带电粒子能否按原路返回。 请说明原因(3)求匀强磁场的磁感应强度大小 (4)若将该带电粒子自该磁场中的某个位置以某个速度释放后恰好可在四个磁场中做匀速圆周运动，则该粒子的速度大小 v为多少。 答案(1) (2)不能(3) 25R 2) 25 21)根据动能定理有： v2)不能按原路返回，因为粒子进入第 3 个磁场下的电场后，向下减速至速度为零，然后反向加速至速度的大小为 v，但进入磁场后，根据左手定则可知，带电粒子受到的洛伦兹力方向向右，粒子向右偏 9、，故不能按原路返回(3)设带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为 r，如图甲所示，则根据运动的对称性和几何关系可知，粒子在第 1 个磁场和第 3 个磁场中各偏转 45角，则有：R解得：r 25R 2)该带电粒子在四个磁场中做匀速圆周运动，如图乙所示，由几何关系知其轨道半径只能是R，根据洛伦兹力提供向心力得： ：v 4带电粒子在叠加场中的运动1如图 1 所示，是一研究带电粒子运动的装置图区域中有垂直纸面向外、磁感应强度为匀强磁场和竖直方向的匀强电场平行板间距为 2R，且足够长区域中有圆心坐标为(0，R)、半径为 R 的圆形磁场，磁感应强度 ，方向垂直纸面向外质量为 m、电荷量为q 的速度不同的粒子从 10、左侧射入区域，经区域后，只有沿 x 轴正向的速率为 v、分布宽度为 2R 的粒子射出，出射后的粒子进入区域，不计粒子重力图 1(1)区域中两极板哪板电势高。 求两板间的电势差(2)求粒子经区域后到达 x 轴的位置坐标和从两板右端正中间射出的粒子在区的运动时间(3)若在 x 轴下方有一磁场区域 ，让上述经区域射向区域 的粒子变成分布宽度为 4R、沿 区域的磁感应强度答案(1)下板2R 2)(0,0) (3)1)由题意知，下板电势高，由 qE，得 E，U2R )进入区中的粒子做圆周运动，轨迹半径为 r， ，rR，对任意平行于 x 轴射入的粒子，如自 P 点射入 区，轨迹圆心为N，出场区点为 Q，一菱形，直于 x 轴，即 Q 与坐标原点 O 重合，为所有粒子射出区的点，坐标为(0,0)，粒子在区的轨迹为 个圆周，粒子在区运动时间14高中物理资源下载平台 )由(2)。