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【全程攻略】江苏省高考物理二轮复习 考前抢分必做终极猜想17 对带电粒子在复合场中运动的考查

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终极猜想十七 对带电粒子在复合场中运动的考查(本卷共4小题,满分60分.建议时间:30分钟)命题专家寄语 本部分是高考试题中的重点内容,高考压轴题,对审题能力,运算能力、利用数学知识处理物理问题的能力要求高,带电粒子在复合场中运动问题分为两类:一类为电场与磁场的相邻场,另一类为电场与磁场的叠加场,处理问题的关键是正确分析带电粒子受力,弄清运动过程及其遵循的规律是解决问题的关键.五十八、带电粒子在电磁场中的运动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v0,沿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v0的变化情况为(  ).图1A.d随v0增大而增大,d与U无关B.d随v0增大而增大,d随U增大而增大C.d随U增大而增大,d与v0无关D.d随v0增大而增大,d随U增大而减小2.(2012·云南昆明市5月适应性检测,25)如图2所示的xOy平面内有一半径为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v0的带电离子,离子射出磁场时速度与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.6\n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MN和PQ为界,空间分为三个区域,区域Ⅰ和区域Ⅲ有磁感应强度为B的水平向里的匀强磁场,区域Ⅰ和Ⅱ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μ(0<μ<1),而轨道的圆弧形部分均光滑.在电场中靠近C点的地方将小环无初速释放,设小环电量保持不变(已知区域Ⅰ和Ⅱ的匀强电场强大小为E=,重力加速度为g).求:图3(1)小环在第一次通过轨道最高点A时的速度vA的大小;(2)小环在第一次通过轨道最高点A时受到轨道的压力的大小;6\n(3)若从C点释放小环的同时,在区域Ⅱ再另加一垂直于轨道平面向里的水平匀强电场,其场强大小为E′=,则小环在两根直轨道上通过的总路程多大?五十九、综合应用4.如图4所示,条形区域Ⅰ内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B1=0.3T,Ⅱ内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B2=B1,BB′、CC′间存在沿纸面方向竖直向下的匀强电场E,AA′、BB′、CC′、DD′为磁场边界,它们相互平行,条形区域的长度足够长,磁场宽度及BB′、CC′之间的距离d=1m.一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿与AA′成60°角以v1=2×106m/s射入磁场,刚好垂直边界BB′射出区域Ⅰ而进入匀强电场,且沿与CC′成60°角进入区域Ⅱ,最后粒子刚好不能从磁场区域Ⅱ射出,取π≈3,不计粒子所受重力.求:图4(1)粒子的比荷;(2)电场强度E的大小;(3)粒子从O到DD′所用的时间.(保留两位有效数字)参考答案1.A [带电粒子射出电场时速度的偏转角为θ,如图(a)所示,有:cosθ=,又R=,由粒子在磁场中的轨迹如图(b)可知d=2Rcosθ=2·cosθ=,A正确.]6\n2.解析 离子在磁场中做圆周运动,设其运动半径为r,圆心为O1,由洛伦兹力提供离子做圆周运动的向心力,有qv0B=m离子运动轨迹如图所示,据几何关系可得:r=R粒子在电场中做类平抛运动L=v0tr=at2粒子的加速度a=联立以上各式解得:=.答案 3.解析 (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qE·5R-mg·5R=mv①可得:vA=②(2)过A点时对小环,由牛顿第二定律,有N+mg-qvAB-qE=m③解得N=11mg+qB④(3)由于0<μ<1,小环必能通过A点,以后有三种可能:①可能第一次过了A点后,恰好停在K点.⑤在直轨道上通过的总路程为s总=4R⑥②可能在水平线PQ上方的轨道上往复若干次后,最后一次从A点下来恰好停在K点.⑦对整个运动过程,由动能定理qE·3R-mg·3R-μqE′s总=0⑧6\n得s总=⑨③还可能最终在D或D′点速度为零(即在D与D′点之间往复运动).⑩由动能定理qE·4R-mg·4R-μqE′s总=0⑪得s总=⑫答案 (1) (2)11mg+qB(3)4R或或4.解析 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Ⅰ的初、末速度,作出圆心O1,如图所示.由几何关系得:α1=30°R1sinα1=dqvB1=解得:=3.3×106C/kg(2)粒子在匀强电场中作类平抛运动,由几何关系得:tan60°=由牛顿第二定律得:qE=ma由运动学公式得:vy=at2且d=v1t2,解得:t2=5×10-7s解得:E=4×105N/C或6.9×105N/C(3)依据粒子在磁场区域Ⅱ的初末速度,作出圆心O2,如上图所示,由几何关系得:α2=120°粒子在磁场中运动的周期T==由几何关系得:t=T6\n故:t1=×,t3=×粒子从O到DD′所用的时间t=t1+t2+t3解得:t=2.2×10-6s答案 (1)3.3×106C/kg (2)6.9×105N/C (3)2.2×10-6s6

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发布时间:2022-08-25 22:08:10 页数:6
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文章作者:U-336598

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