河北省2013年高考物理二轮复习 考点综述 带电粒子在复合场中运动

河北省2013年高考物理二轮复习 考点综述 带电粒子在复合场中运动内容摘要：

1、如图 1 所示，两导体板水平放置，两板间电势差为 U，带电粒子以某一初速度 平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则：粒子射入磁场和射出磁场的 M、 N 两点间的距离 d 随着 U和 )图 1A d 随 d 与 U 无关B d 随 d 随 U 增大而增大C d 随 U 增大而增大， d 与 d 随 d 随 U 增大而减小2如图 2 所示的 面内有一半径为 R、以坐标原点 O 为圆心的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，在直线 x R 和 x R L 之间有向 y 轴负方向的匀强电场，在原点 O 有一离子源向 y 轴正方向发射速率 子射出磁场时速度 2、与 x 轴平行，射出磁场一段时间后进入电场，最终从 x 轴上的 P(R L,0)点射出电场，不计离子重力，求电场强度 E 与磁感应强度 B 大小之比图 23如右图 3 所示的环状轨道处于竖直面内，它由半径分别为 R 和 2R 的两个半圆轨道、半径为 R 的两个四分之一圆轨道和两根长度分别为 2R 和 4R 的直轨道平滑连接而成以水平线 界，空间分为三个区域，区域和区域有磁感应强度为 域和有竖直向上的匀强电场一质量为 m、电荷量为 q 的带电小环穿在轨道内，它与两根直轨道间的动摩擦因数为 (01)的颗粒打在收集板上的位置到 O 点的距离如图 7 甲所示，两平行金属板长度 l 不超过 0.2 m， 3、两板间电压 U 随时间 t 变化的Ut 图象如图 78 乙所示在金属板右侧有一左边界为 边无界的匀强磁场，磁感应强度 B，方向垂直纸面向里现有带正电的粒子连续不断地以速度05 m/s 射入电场中，初速度方向沿两板间的中线 向磁场边界 中线直已知带电粒子的比荷 108 C/子的重力和粒子之间的相互作用力均 7(1)在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度当做恒定的请通过计算说明这种处理能够成立的理由(2)设 ts 时刻射入电场的带电粒子恰能从金属板边缘穿越电场射入磁场，求该带电粒子射出电场时速度的大小(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间 4、的距离为 d，试判断：d 的大小是否随时间变化。 若不变，证明你的结论；若变化，求出 d 的变化范围参考答案1A2解析离子在磁场中做圆周运动，设其运动半径为 r，圆心为 洛伦兹力提供离子做圆，有 几何关系可得：r a 析(1)从 C 到 A，洛伦兹力不做功，小环对轨道无压力，也就不受轨道的摩擦力，由动能定理，有RR 12 2 10)过 A 点时对小环，由牛顿第二定律，有 NmgqEm 11mg 10)由于 01，小环必能通过 A 点，以后有三种可能：可能第一次过了 A 点后，恰好停在 K 点在直轨道上通过的总路程为 s 总4R可能在水平线 方的轨道上往复若干次后，最后一次从 A 点下来恰好停在 5、对整个运动过程，由动能定理 RRqEs 总0 3可能最终在 D 或 D点速度为零(即在 D 与 D点之间往复运动)由动能定理 RRqEs 总0得 s 总 41) (2)11mg0)4R 或 或3析本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动(1)依据粒子在磁场区域的初、末速度，作出圆心 图所示由几何关系得：130106 C/)粒子在匀强电场中作类平抛运动，由几何关系得：0qEvyd得：1074 105 N/C 或 05 N/)依据粒子在磁场区域的初末速度，作出圆心 上图所示，由几何关系得：2120粒子在磁场中运动的周期 T 2 t ： ， 13602 23602 所用的时间 tt1t2t061)06 6、C/2)05N/C(3)06析(1)由动能定理得103 m/s (2)粒子在区域做类平抛运动设水平向右为 y 轴，竖直向上为 x 轴，粒子进入区域时速度与边界的夹角为 y1vya qE30 (3)粒子进入磁场时的速度 粒子在磁场中运动的半径 R 10 m子在磁场中运动所对的圆心角为 60粒子在磁场中运动的时间 t s 10 24粒子离开区域时速度与边界面的夹角为 60 答案(1)4103 m/s(2)30(3) s60 10 246解析(1)设带电颗粒的电荷量为 q，质量为 q 代入，得 Ek(2)如图甲所示，有 m ，3d)2(Rd)2 图乙(3)如图乙所示，有 m ， ，1 2 3d 2， 7、y2，yy1 yd(5 ) 3d 2 25 2 93 9答案见解析7解析(1)带电粒子在金属板间运动的时间为t 2106 s，t 远小于 T(T 为电压 U 的变化周期)，故在 t 时间内金属板间的电场可视为恒定的另解：在 t 时间内金属板间电压变化 U2103 V，由于 U 远小于 100 V(100 最大值)，电压变化量特别小，故 t 时间内金属板间的电场可视为恒定的(2)t0.1 s 时刻偏转电压 U100 V，由动能定理得 12 12 21 12 20代入数据解得 05 m/s.(3)设某一时刻射出电场的粒子的速度大小为 v，速度方向与 角为 ，则 v，粒子在磁场中有 ，由几何关系得 d2， d ，2d0.2 m，显然 d 不随时间变化答案(1)见解析(2)05 m/s(3)d0.2 m不随时间变化。