世纪金榜2016高考物理一轮高频考点专项练08-带电粒子在复合场中的运动问题

世纪金榜2016高考物理一轮高频考点专项练08-带电粒子在复合场中的运动问题内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 (八)带电粒子在复合场中的运动问题(45 分钟100 分)计算题(本题共 6 小题,共 100 分。 需写出规范的解题步骤)1.(15 分)(2014大纲版全国卷)如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿 x 轴负向。 在 y 轴正半轴上某点以与 x 轴正向平行、大小为粒子在(d,0)点沿垂直于 x 轴的方向进入电场。 不计重力。 若该粒子离开电场时速度方向与 y 轴负方向的夹角为 ,求：(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值。 (2)该粒子在电场中运动的时间。 【解题指南】解答本题可以从以下三个方面分析：(1)不计 2、重力的粒子在磁场中做什么运动, 题中是否隐含给出了粒子运动的半径。 (2)粒子在电场中做什么运动, 加速度与电场强度和电荷的电量有什么关系。 (3)粒子进入电场时的速度、粒子在电场中速度的变化量和 角三者有什么关系。 【解析】(1)如图,粒子进入磁场后做匀速圆周运动。 设磁感应强度的大小为 B,粒子的质量与所带电荷量分别为 m 和 q,圆周运动的半径为 洛伦兹力公式及牛顿第二定律得m 0高中物理资源下载平台世昌的博客 由题给条件和几何关系可知 R0=d 设电场强度的大小为 E,粒子进入电场后沿 x 轴负方向的加速度为 电场中的运动时间为 t,离开电场时沿 x 轴负方向的速度大小为 牛顿第二定律得 Eq 3、=vx=t=dv2由于粒子在磁场中做类平抛运动(如图), 有 v0联立式得= 12(2)联立式得 t=20答案：(1) 2)12 202.(18 分)(2015哈尔滨模拟)如图所示,在 面内 y 轴与 界之间有沿x 轴负方向的匀强电场,y 轴左侧和 界右侧的空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小相等的匀强磁场,界与 y 轴平行且间距保持不变。 一质量为 m、电荷量为粒子以速度 沿 x 轴负方向射入磁场,每次经过磁场的时间均为 子重力不计。 高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)求磁感应强度的大小 B。 (2)若 t=5,求电场区域的宽度 d 和此时的电场强度 3)若带电粒子能够回到原点 O,则电场强度 4、E 应满足什么条件?【解析】(1)粒子在磁场中做圆周运动的周期 T= ,2粒子每次经过磁场的时间为半个周期,则 T=2得 B=。 0(2)粒子 t=5迹如图所示,由几何关系有 向心力公式有 m ,m ,12电场宽度 d= 得 d= 22 32又 v2=得。 q0 m00(3)如图所示,由几何关系可知,要使粒子经过原点,则应满足n(2r22r1(n=1,2,3)高中物理资源下载平台世昌的博客 =m ,解得 v2= v0,v222 n+1根据动能定理有 m ,12 2212= (n=1,2,3)(2+1)0320答案：(1) (2) 0 32 m00(3)E= (n=1,2,3)(2+1)032 5、03.(17 分)在 面内,第象限内的直线 电场与磁场的边界, x 轴负方向成 45角。 在 P 点沿 x 轴正方向进入第一象限后做圆周运动,恰好通过坐标原点 O,且水平切入半圆轨道并恰好沿轨道内侧运动,过 N 点水平进入第四象限,并在电场中运动(已知重力加速度为 g)。 (1)判断小球的带电性质并求出其所带电荷量。 (2)P 点距坐标原点 O 至少多高?(3)若该小球以满足(2)中 小值的位置和对应速度进入第一象限,通过 N 点高中物理资源下载平台世昌的博客 ,经时间 t=2 ,小球距 N 点的距离 s 为多远?R【解析】(1)小球进入第一象限正交的电场和磁场后,在垂直磁场的平面内做圆周运动,说明 6、重力与电场力平衡,qE=得 q= m小球带正电(2)小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动, 设匀速圆周运动的速度为 v,半径为 r有：m 小球恰能通过半圆轨道的最高点并沿轨道运动,有：mg=m 由得：r= E最小距离为 Y=2r=2 E(3)小球由 O 运动到 N 的过程中机械能守恒：R+ m 12 12高中物理资源下载平台世昌的博客 得：v N= 5根据运动的独立性可知,小球从 N 点进入电场区域后 ,在 x 轴方向以速度 电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,则沿 x 轴方向有：x=沿电场方向有 d= 2a= = =22t 时刻小球距 N 点的距离： s= =62答案：(1)小球带正电 (2 7、) (3)6 25.(16 分)如图甲所示,在 面内有足够大的匀强电场,电场方向竖直向上,电场强度 E=40N/C。 在 y 轴左侧平面内有足够大的磁场,磁感应强度 考虑磁场变化所产生电场的影响),15s 后磁场消失,选定磁场垂直纸面向里为正方向。 在 y 轴右侧平面内分布一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场(图中未画出),半径 r=感应强度 圆的左侧与 y 轴始终相切。 T=0 时刻,一质量 m=810荷量 q=+210微粒从 x 轴上的 P 点以速度 v=s 沿 x 轴正方向射入,经时间 t 后,从 y 轴上的 A 点进入第一象限并正对磁场圆的圆心。 穿过磁场后击中 x 轴上的 M 点。 (0m/=3,最 8、终结果保留 2 位有效数字)求：高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)A 点的坐标 点到 A 点的运动时间 t。 (2)M 点的坐标 3)要使微粒在圆形磁场中的偏转角最大,应如何移动圆形磁场?请计算出最大偏转角。 【解析】(1)F 电 =10m ,1周期 T= =10105s 匀速圆周运动半径 粒运行半个圆周后到点 C：0s 向左做匀速运动, 位移大小s1=v = m=5运动到 D 点：x D=5s 微粒又做匀速圆周运动 ,运动到 E 点： 点：y A=4世昌的博客 ：t=15+t 者 t=2T+ )|所以 t67s(2)微粒进入圆形磁场做匀速圆周运动的半径为=2设轨迹圆弧对应的圆心角为 ,则 = 9、 2 r212M 点：x M=r+ =() 由数学知识可得：=2212243所以 )微粒穿过圆形磁场要求偏转角最大, 必须满足入射点与出射点连线为磁场圆的直径,则圆形磁场应沿 y 轴负方向移动 为 r,所以最大偏转角为 =60。 答案：(1)7 s(2)2.1 m(3)沿 y 轴负方向移动 06.(18 分)匀强电场和匀强磁场关于 y 轴对称分布,在如图所示的直角坐标系中,电场和磁场宽度均为 L,四个电场区域电场强度大小相等,磁场区域磁感应强度高中物理资源下载平台世昌的博客 ,电场和磁场方向如图所示,在 A()处电荷量为+q、质量为 t=0 时刻起以速度 x 轴正方向射出,粒子刚好从 C()点进 10、入磁场,并从 D()点射出磁场而进入电场,不计粒子的重力及电场或磁场的边缘效应,求：(1)电场强度 E 的大小。 (2)磁感应强度 B 的大小。 (3)粒子从射入电场到射出电场所用的时间。 【解析】(1)粒子在电场中做类平抛运动垂直电场方向 L= qE=220(2)在磁场中运动洛伦兹力提供向心力 粒子进入磁场时的速度 v= )2由几何关系,得 = (n=1,2,3)a 高中物理资源下载平台世昌的博客 (n=1,2,3)40(3)粒子在电场中的运动时间t=2L0粒子在磁场中的运动周期 T=2粒子在磁场中的运动时间 t2=n 2由几何关系,得 a0粒子从射入电场到射出电场所用的时间t=t1+(4+2)2 11、0答案：(1) (2) (n=1,2,3)220 40(3)L(4+2)20【加固训练】如图所示,在坐标系 ,y 轴右侧有一匀强电场;在第二、三象限内有一有界匀强磁场,其上、下边界无限远,右边界为 y 轴,左边界为平行于 y 轴的虚线,磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向里。 一带正电,电量为 q、质量为 m 的粒子以某一速度自磁场左边界上的 A 点射入磁场区域,并从 O 点射出,粒子射出磁场的速度方向与 =45,大小为 v。 粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧,且弧的半径为磁场左右边界间距的 倍。 粒子进入电场后,在电场力的2作用下又由 O 点返回磁场区域,经过一段时间后再次离开磁场。 已知粒子从 A 点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。 忽略重力的影响,。