三维设计 高考物理 专题三 特色专题 解答题专攻（二） 特色专题专练

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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2013烟台模拟)如图 1 所示， M、N 为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，相距为 d，其右侧有一边长为 2a 的正三角形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在极板 M、 N 之间加上电压 U 后， M 板电势高于 N 板电势。 现有一带正电的粒子，质量为 m，电荷量为 q，其重力和初速度均忽略不计，粒子从极板 M 的中央小孔 射入电容器，穿过小孔 从距三角形 A 点 a 的 P 处垂直 向进入磁场，试求：3图 1(1)粒子到达小孔 的速度和从小孔 动到 用的时间；(2)若粒子从 P 点进入磁场后经时间 t 从 离开磁场，求粒子的运动半径和磁感应 2、强度的大小；(3)若粒子能从 离开磁场，磁感应强度应满足什么条件。 解析：(1)粒子在电场中运动时： v 2)粒子从进入磁场到从 离开：甲 (3)粒子从进入磁场到从 离开，如图甲所示，做圆周运动的半径为乙16C 边离开，由图乙可知 aR 2)0322 3 2B62 3 21) d (2) 2) B62 3 22013济南模拟)如图 2 甲所示，带有小孔的平行极板 A、B 间存在匀强电场，电场强度为 板间距离为 L。 其右侧有与 A、B 垂直的平行极板 C、D，极板长度为L，C 、 D 板加不变的电压。 C 、D 板的右侧存在宽度为 2L 的有界匀强磁场，磁场边界与A、B 板平行。 现有一质量为 m，带 3、电量为 e 的电子(重力不计)，从 A 板处由静止释放，经电场加速后通过 B 板的小孔飞出；经 C、D 板间的电场偏转后恰能从磁场的左侧边界 M 点进入磁场区域，速度方向与边界夹角为 60，此时磁场开始周期性变化，如图乙所示(磁场从 t0 时刻开始变化，且以垂直于纸面向外为正方向 )，电子运动一段不少于 的时间后从 点飞出，飞出时速度方向与边界夹角为 60，M、N 连线与磁场边界垂直。 求：(1)电子在 A、B 间的运动时间；(2)C、D 间匀强电场的电场强度；(3)写出磁感应强度 化周期 T 的大小各应满足的表达式。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：(1)电子在 A、B 间直线加速，加 4、速度 a、B 间的运动时间为 t 则 L t2)设电子从 B 板的小孔飞出时的速度为 电子从平行极板C、D 间射出时沿电场方向的速度为 vyv 00又 vy、D 间匀强电场的电场强度 E )在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为 60(如图所示)，在磁场变化的半个周期内，粒子在 向上的位移等于 R，粒子到达 N 点而且速度符合要求的空间条件是：nR 2v 0 233得 B0n (n1,2,3)202 与 06得 T (n1,2,3)n 2 ：(1) (2) (3)B0n (n1,2,3)T (n1,2,3)233 2n 22013保定模拟)如图 3 所示，在 x0 的区域内存在与 面垂直的匀强磁 5、场，磁感应强度的大小为 B，方向垂直于纸面向里。 假设一系列质量为 m、电荷量为 q 的正离子初速度为零，经过加速电场加速后从 O 点沿 正方向进入匀强磁场区域。 有一块厚度不计、高度为 d 的金属板竖直放置在磁场中，截面如图所示，M、N 分别为金属板截面的上、下端点，M 点的坐标为 (d,2d)，N 点的坐标为(d，d)。 不计正离子的重力。 (1)加速电场的电压在什么范围内，进入磁场的离子才能全部打在金属板上；(2)求打在金属板上的离子在磁场中运动的最短时间与最长时间的比值。 (70.6，37 3解析：(1)设加速电压为 U，正离子初速度为零，经过加速电场加速，根据动能定理得：伦兹力提供向心力：2 6、子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小，当离子恰好打到金属板下端点 N 点时，圆周运动的半径最小为 图甲所示。 根据几何知识可以判断：R 子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，当离子恰好打到金属板上端点 M 点时，圆周运动的半径最大为 图乙所示。 根据几何知识可以判断：R d 2(2dR 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：R 5速电压的取值范围为： U5)设离子在磁场中做匀速圆周运动周期为 T，根据圆周运动规律得：T 与 m 联立得：T2Rv 子在图甲所示的轨迹中运动时间最短： 360根据几何知识： 5则：37所以 0127答案：(1) U (2)501274(2013惠州模拟)如图 4 甲所示 7、，建立 标系。 两平行极板 P、Q 垂直于 y 轴且关于 x 轴对称，极板长度和板间距均为 l。 在第一、四象限有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直于 面向里。 位于极板左侧的粒子源沿 x 轴向右连续发射质量为 m、电量为q、速度相同、重力不计的带电粒子。 在 03t 0 时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)。 已知 t0 时刻进入两板间的带电粒子恰好在 刻经极板边缘射光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 上述 m、q、l、t 0、 B 为已知量。 ( 不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况)(1)求电压 大小。 (2)求 刻进入两板间的带电粒子在磁场做圆周运动的半径。 12(3) 8、何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短。 求此最短时间。 图 4解析：(1)t0 时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，t 0时刻刚好从极板边缘射出，在 y 轴负方向偏移的距离为 l，则有12E l 12 12联立式，解得两板间偏转电压为) 2 12场，带电粒子做匀速直线运动。 带电粒子沿 x 轴方向的分速度大小为y 轴负方向的分速度大小为vya 12带电粒子离开电场时的速度大小为光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，则有 m 式解得R 5)2电粒子离开电场时沿 y 轴正方向的分速度为 设带电粒子离开电场时速度方向与 y 轴正方向的夹角为 ，则 立式解得4带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示，圆弧所对的圆心角2 ，所求最短时间为 T 2 14带电粒子在磁场中运动的周期为T 2式得1) (2) (3)2t 0。