2022年高考物理专题带电粒子在复合场中的运动.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载11. （ 14 分）如图 21 所示,在直角坐标系 xoy 的第一、四象限区域内存在边界平行 y 轴的两个有界的匀强磁场：垂直纸面对外的匀强磁场y Q x O、垂直纸面对里的匀强磁场；O、M、P、Q为磁场边界和x 轴的交点, OM=MP=L；在第三象限存在沿 y 轴正向的匀强电场；一质量为 m 带电 量 为q的 带 电 粒 子 从 电 场 中 坐 标 为O M P 2 L,L 的点以速度v 沿 +x 方向射出,恰v0 好经过原点O处射入区域又从M点射出区域（粒子的重力不计） ；图 21 （1）求第三象限匀强电场场强E的大小；

2、（2）求区域内匀强磁场磁感应强度B 的大小；（3）如带电粒子能再次回到原点O,问区域内磁场的宽度至少为多少？粒子两次经过原点的时间间隔为多少？名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载. 2Lv 0t , （ 1 分）（ 14 分）解： （ 1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动（3）运动轨迹如图,在区域做匀速圆周的半径为：R 22L（1 分）名师归纳总结 d21R2L21Lt2 1L分 第 2 页,共 13 页运动时间：t22LL（1 分）,2L（1 分）,24 v02v0v02v 0t332L3L（1 分

3、）,L（ 1 分）22 v02 v02t1t2t322运动总时间：t总v0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载 x 轴上 A 点,如图（ a）所示；OA与 x 轴夹角 =0. ；（2）粒子 P 在 t 0=T/4 时刻开头运动,在t =T/4 到 t =T/2 时间内,名师归纳总结 沿顺时针方向运动1/4 个圆周,到达C点,此时磁场方向反转；继B 第 3 页,共 13 页而,在 t =T/2 到 t =T 时间内,沿逆时针方向运动半个圆周,到达- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载

4、【考点定位】此题考查带电粒子在磁场中的圆周运动；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载M6（16 分）（2022 江苏常州模拟）如图,空间内存在水平向右的匀强电场,在虚ACBDP线 MN的右侧有垂直纸面对里、磁感应强度为 B 的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为 +q的小颗粒自 A点由静止开头N运动,刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面 C 点,与水平面碰撞的瞬时小颗粒的竖直分速度立刻减为零,而水平分速度不变,小颗粒运动至 D处刚好离开水平面, 然后沿图示曲线 DP轨迹运动,AC与水平面夹角 = 30 ,重力

5、加速度为 g,求：匀强电场的场强 E；AD之间的水平距离 d；已知小颗粒在轨迹 DP上某处的最大速度为 vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的 k 倍,就该处的高度为多大？名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 学习必备欢迎下载第 6 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载8（ 20XX年高考 四川理综卷）如下列图,正方形绝缘光滑水平台面 WXYZ边长 l=1.8m ,距地面 h=0.8m；平行板电容器的极板CD间距 d=0.1m 且

6、垂直放置于台面；C板位于边界WX上,D板与边界 WZ相交处有一小孔；电容器外的台面区域内有磁感应强度B=1T,方向竖直向上的匀强磁场；电荷量 q=5 10 -13C 的微粒静止于 W处,在 CD间加上恒定电压 U=2.5V,板间微粒经电场加速后由 D板所开小孔进入磁场（微粒始终不与极板接触）,然后由 XY边界离开台面；在微粒离开台面瞬时,静止于 X 正下方水平地面上 A 点的滑块获得一水平速度,在微粒落地时恰好与之相遇；假定微粒在真空中运动、极板间电场视为匀强电场,滑块视为质点；滑块与地面间的动摩擦因数 =0.2 ,取 g=10m/s2；. 求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的极性；.

7、求由 XY边界离开台面的微粒的质量范畴；名师归纳总结 . 如微粒质量m0=1 10-13kg ,求滑块开头运动所获得的速度；第 7 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载O为圆心、半径为R的半圆形区11（ 20XX 年高考 安徽理综卷）如下列图,在以坐标原点域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy 平面对里；一带正电的粒子（不计重力）从O点沿 y 轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经 t0 时间从 P 点射出；. 求电场强度的大小和方向；. 如仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以

8、相同的速度射入,经t0/2 时间恰从半圆形区域的边界射出；求粒子运动加速度的大小；. 如仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原先的4 倍,求粒子在磁场中运动的时间；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 11. 解析：（ 1）设带电粒子的质量为学习必备欢迎下载v,电场强度为E；可判定出m,电荷量为q,初速度为粒子受到的洛伦磁力沿x 轴负方向,于是可知电场强度沿x 轴正方向BR且有： qEqvB,又 Rvt0 ,就 Et0 （2）仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动t2R 在 y 方向位移： y v2,就 y

9、231 设在水平方向位移为 上,于是 x2R,又有： x2 t43Ra22 ,得 at 0 x,因射出位置在半圆形区域边界（3）仅有磁场时,入射速度 v 4v,带电粒子在匀强磁场中作匀 2v 3 速圆周运动,设轨道半径为 r ,由牛顿其次定律有 qvB mr 又 qE=ma,联立解得： r 3 R3 2 mR,由几何关系：sin 2rsin 2 3TqB,就2 3 带电粒子在磁场中运动时间tR2 ,所以 tR 18t0 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（ 20XX年高考 北京理综卷）利用电场和磁

10、场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用；如下列图的矩形区域ACDG（AC边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场,A 处有一狭缝；离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于 GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到 部为真空；GA边,被相应的收集器收集；整个装置内已知被加速度的两种正离子的质量分别是m1和 m2（m1m2）,电荷量均为q；加速电场的电势差为 U,离子进入电场时的初速度可以忽视,不计重力,也不考虑离子间的相互作用；. 求质量为 m1的离子进入磁场时的速率 v1；. 当磁感应强度的大小为 B时,求两种离子在 GA边落点的间距 s； . 在前

11、面的争论中忽视了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有肯定宽度；如狭缝过宽,可能使两束离子在 GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分别；设磁感应强度大小可调,GA边长为定值 L,狭缝宽度为 d,狭缝右边缘在 A处；离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于 GA边且垂直于磁场；为保证上述两种离子能落在 GA边上并被完全分别,求狭缝的最大宽度；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载14（ 20XX 年高考 重庆理综卷）某仪器用电场和磁场来掌握电子在材料表面上方的运动；如下列图, 材料表面上方矩形

12、区域PPNN 布满竖直向下的匀强电场,宽为 d；矩形区域 NNMM布满垂直纸面对里的匀强磁场,磁感应强度为B,长为 3s,宽为 s；NN为磁场与电场之间的薄隔离层；一个电荷量为 e、质量为 m、初速为零的电子,从 P点开头被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,运动方向不变,其动能缺失是每次穿越前动能的 10%,最终电子仅能从磁场边界 MN 飞出；不计电子所受重力；. 求电子其次次与第一次圆周运动半径之比；. 求电场强度的取值范畴；. A 是 MN 的中点,如要使电子在A、 M 间垂直于 AM 飞出,求电子在磁场区域中运动的时间；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页

13、,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载16（ 20XX 年高考 江苏理综卷）某种加速器的抱负模型如图1 所示：两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔 a、b,两极板间电压 uab 的变化图象如图 2 所示,电压的最大值为U0、周期为 T0,在两极板外有垂直纸面对里的匀强磁场；如将一质量为 m0、电荷量为 q 的带正电的粒子从板内 a 孔处静止释放,经电场加速后进入磁场,在磁场中运动时间 T0 后恰能再次从 a 孔进入电场加速；现该粒子的质量增加了 1m0； 粒子在两极板间的 100 运动时间不计,两极板外无电场,不考虑粒子所受的重力 . 如在 t=

14、0 时刻将该粒子从板内 a 孔处静止释放,求其其次次加速后从 b 孔射出时的动能；. 现要利用一根长为 L 的磁屏蔽管（磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场,忽视其对管外磁场的影响）,使图 1 中实线轨迹（圆心为 O）上运动的粒子从 a 孔正下方相距 L 处的 c 孔水平射出,请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管；. 如将电压 uab 的频率提高为原先的2 倍,该粒子应何时由板内a 孔处静止开头加速,才能经多次加速后获得最大动能？最大动能是多少？名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载17（ 20XX 年

15、高考 山东理综卷）扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆；其简化模型如图：、两处的条形匀强磁场区边界竖直,相距为 L,磁场方向相反且垂直纸面；一质量为 m、电量为 -q 、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器 MN板处由静止释放,极板间电压为 U,粒子经电场加速后平行于纸面射入区,射入时速度与水平和方向夹角 =30o,. 当区宽度 L1=L、磁感应强度大小 B1=B0时,粒子从区右边界射出时速度与水平方向夹角也为 30o,求 B0 及粒子在区运动的时间 t ；. 如区宽度 L2=L1=L、磁感应强度大小 B2=B1=B0,求粒子在区的最高点与区的最低点之间的高度差 h；. 如 L2=L1=L、B1=B0,为使粒子能返回区,求 B2 应满意的条件；. 如 B1 B2, L1 L2 ,且已保证了粒子能从区右边界射出；为使粒子从区右边界射出的方向与从区左边界射名师归纳总结 出的方向总相同,求B1、B2、L1、L2 之间应满意的关系式；第 13 页,共 13 页- - - - - - -