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2022十年高考物理 大全分类解析 专题14 带电粒子在复合场中的运动

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2022-2022十年高考物理大全分类解析专题14带电粒子在复合场中的运动一、2022年高考题1(2022高考四川理综第11题)  如图所示,竖直平面(纸面)内有平面直角坐标系x0y,x轴沿水平方向。在x≤0的区域内存在方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B1的匀强磁场。在第二象限紧贴y轴固定放置长为、表面粗糙的不带电绝缘平板,平板平行x轴且与x轴相距h。在第一象限内的某区域存在方向互相垂直的匀强磁场(磁感应强度大小为B2,方向垂直于纸面向外)和匀强电场(图中未画出)。一质量为m、不带电的小球Q从平板下侧A点沿x正向抛出;另一质量也为m、带电量为q的小球P从A点紧贴平板沿x轴正向运动,变为匀速运动后从y轴上的D点进入电磁场区域做匀速圆周运动,经圆周离开电磁场区域,沿y轴负方向运动,然后从x轴上的K点进入第四象限。小球P、Q相遇在第四象限内的某一点,且竖直方向速度相同。设运动过程中小球P的电量不变,小球P和Q始终在纸面内运动且均看作质点,重力加速度为g。求:(1)匀强电场的场强大小,并判断P球所带电荷的正负;(2)小球Q的抛出速度v0取值范围;(3)B1是B2的多少倍?24\n2.(2022高考江苏物理第15题)(16分)在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如题15-1图所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度E和磁感应强度B随时间作周期性变化的图象如题15-2图所示。x轴正方向为E的正方向,垂直纸面向里为B的正方向。在坐标原点O有一粒子P,其质量和电荷量分别为m和+q。不计重力。在时刻释放P,它恰能沿一定轨道做往复运动。(1)求P在磁场中运动时速度的大小v0;(2)求B0应满足的关系;(3)在t0(0<t0<τ/2)时刻释放P,求P速度为零时的坐标。24\n3.(2022高考天津理综物理第11题)(18分)一圆筒的横截面如图所示,其圆心为O。筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N,其中M板带正电荷.N板带等量负电荷。质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放,经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中.粒子与圈筒发生两次碰撞后仍从S孔射出,设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失,且电荷量保持不变,在不计重力的情况下,求:(1)M、N间电场强度E的大小;(2)圆筒的半径R:24\n(3)保持M、N间电场强度E不变,仅将M板向上平移2/3d,粒子仍从M板边缘的P处由静止释放,粒子自进入圆筒至从S孔射出期间,与圆筒的碰撞次数n。二.2022年高考题24\n1(2022·海南物理)如图,在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力,下列四个物理量中哪一个改变时,粒子运动轨迹不会改变?A.粒子速度的大小B.粒子所带电荷量C.电场强度D.磁感应强度2(2022·新课标理综)如图,一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域,在圆上的b点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直。圆心O到直线的距离为。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域,也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B,不计重力,求电场强度的大小。24\n3.(2022·天津理综)对铀235的进一步研究在核能开发和利用中具有重要意义。如图所示,质量为m、电荷量为q的铀235离子,从容器下方的小孔S1不断飘入加速电场,其初速度可视为零,然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。(1)求加速电场的电压U;(2)求出在离子被收集过程中任意时间t内收集到离子的质量M;(3)实际上加速电压大小会在U△U范围内微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子,如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离,为使者两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,应小于多少?(结果用百分数表示,保留两位有效数字)。24\n三.2022年高考题1.(2022安徽理综卷第23题)如图1所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,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平面向里。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。(1)求电场强度的大小和方向。(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,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。若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。24\n2.(2022福建理综卷第22题)如图甲,在x<0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从坐标原点O处,以初速度v0沿x轴正方向射人,粒子的运动轨迹见图甲,不计粒子的重力。(1)求该粒子运动到y=h时的速度大小v;(2)现只改变人射粒子初速度的大小,发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(y-x曲线)不同,但具有相同的空间周期性,如图乙所示;同时,这些粒子在y轴方向上的运动(y-t关系)是简谐运动,且都有相同的周期T=。24\nⅠ.求粒子在一个周期内,沿轴方向前进的距离s;Ⅱ.当入射粒子的初速度大小为v0时,其y-t图像如图丙所示,求该粒子在y轴方向上做简谐运动的振幅A,并写出y-t的函数表达式。3(2022四川理综卷第25题)如图3所示: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XY24\n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(1)求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的极性;(2)求由XY边界离开台面的微粒的质量范围;(3)若微粒质量mo=1×10-13kg,求滑块开始运动时所获得的速度。24\n四.2022年高考题1.(2022福建理综)如图1所示的装置,左半部为速度选择器,右半部为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q>0),速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场,照相底片与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L,忽略重力的影响。(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小;(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。24\n2.(2022海南物理)图2中左边有一对平行金属板,两板相距为d.电压为V;两板之间有匀强磁场,磁感应强度大小为B0,方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里。图中右边有一半径为R、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面朝里。一电荷量为q的正离子沿平行于全属板面、垂直于磁场的方向射入平行金属板之间,沿同一方向射出平行金属板之间的区域,并沿直径EF方向射入磁场区域,最后从圆形区城边界上的G点射出.已知弧所对应的圆心角为,不计重力.求(1)离子速度的大小;(2)离子的质量.【点评】此题重点考查滤速器和带电粒子在有界匀强磁场中的运动,解答时要画出轨迹示意图,注意利用题述条件和几何关系。3。(2022安徽理综)如图3甲所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图3乙所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上。t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。24\n(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小;(2)求电场变化的周期T;(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值。五.2022年高考题xyRO/Ov带点微粒发射装置C1.(2022年浙江卷)如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。在xOy平面内与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场。在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度v的带电微粒。发射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内。已知重力加速度大小为g。(1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求电场强度和磁感应强度的大小与方向。(2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由。24\n(3)在这束带电磁微粒初速度变为2v,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?并说明理由。24\n六.2022年高考题1.(2022·北京理综·19.)在如图所示的空间中,存在场强为E的匀强电场,同时存在沿x轴负方向,磁感应强度为B的匀强磁场。一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动。据此可以判断出A.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z轴正方向电势升高B.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势降低C.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势升高D.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势降低2(2022·四川理综·24)如图,一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下,固定在水平面上。整个空间存在匀强磁场,磁感应强度方向竖直向下。一电荷量为q(q>0)、质量为m的小球P在球面上做水平的匀速圆周运动,圆心为O’。球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为θ(0<θ<。为了使小球能够在该圆周上运动,求磁感应强度大小的最小值及小球P相应的速率。重力加速度为g。24\n⑨3(2022·山东理综)两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场,变化规律分别如图1、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷均已知,且t0=,两板间距h=。(l)求位子在0~t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h表示)。(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图l所示,磁场的变化改为如图3所示.试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)。24\n24\n七.2022年高考题1.(2022·全国理综1)两平面荧光屏互相垂直放置,在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x和y轴,交点O为原点,如图所示。在y>0,0<x<a的区域有垂直于纸面向内的匀强磁场,在y>0,x>a的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场,两区域内的磁感应强度大小均为B。在O点出有一小孔,一束质量为m、带电量为q(q>0)的粒子沿x周经小孔射入磁场,最后打在竖直和水平荧光屏上,使荧光屏发亮。入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值。已知速度最大的粒子在0<x<a的区域中运动的时间与在x>a的区域中运动的时间之比为2︰5,在磁场中运动的总时间为7T/12,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围(不计重力的影响)。24\n八.2022年高考题abOOˊ1、(2022·全国理综1)图中为一“滤速器”装置的示意图。a、b为水平放置的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能够沿水平直线OOˊ运动,由Oˊ射出。可能达到上述目的的办法是()A、使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里B、使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里C、使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外D、使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外×××××××××BEv0122.(2022·24\n四川理综)如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度B=1.57T。小球1带正电,其电量与质量之比=4C/kg。所受重力与电场力的大小相等;小球2不带电,静止放置于固定的水平悬空支架上。小球1向右以v0=23.59m/s的水平速度与小球2正碰,碰后经过0.75s再次相碰。设碰撞前后两小球带电情况不发生改变,且始终保持在同一竖直平面内。(取g=10m/s2),问:⑴电场强度E的大小是多少?⑵两小球的质量之比是多少?xyzO九.2022年高考题1.(2022·全国理综2)在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Ox24\nyz(z轴正方向竖直向上),如图所示。已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g。问:一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(x,y,z)上以速度v做匀速运动?若能,m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系?若不能,说明理由。2.(2022·北京春招)两块金属a、b平行放置,板间存在与匀强电场正交的匀强磁场,假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域。一束电子以一定的初速度v0从两极板中间,沿垂直于电场、磁场的方向射入场中,无偏转地通过场区,如图所示。已知板长l=10cm,两板间距d=3.0cm,两板间电势差U=150V,v0=2.0×107m/s。求:(1)求磁感应强度B的大小;(2)若撤去磁场,求电子穿过电场时偏离入射方向的距离,以及电子通过场区后动能增加多少?(电子所带电荷量的大小与其质量之比,电子电荷量的大小e=1.60×10—19C)十.2022年高考题24\n1.(2022`·江苏物理)汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示,真空管内的阴极K发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域.当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O'点,(O'与O点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计.此时,在P和P'间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点.已知极板水平方向的长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示).(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小。(2)推导出电子的比荷的表达式。24\n十.2022年高考题1.(2022·辽宁大综合)如图所示,ab是位于真空中的平行金属板,a板带正电,b板带负电,两板间的电场为匀强电场,场强为E,同时在两板之间的空间中加匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B。一束电子以大小为v0的速度从左边s处沿图中虚线方向入射,虚线平行于两板。要想使电子在两板之间能沿虚线运动,则v0、E、B之间的关系应满足A.v0=E/BB.v0=B/EC.v0=D.v0=2.(2022·春招理综)如图所示,在oxyz坐标系所在的空间中,可能存在匀强电场或磁场,也可能两者都存在或都不存在。但如果两者都存在,已知磁场平行于xy平面。现有一质量为m带正电q的点电荷沿z轴正方向射入此空间中,发现它做速度为v0的匀速直线运动。若不计重力,试写出电场和磁场的分布有哪几种可能性。要求对每一种可能性,都要说出其中能存在的关系。不要求推导或说明理由。24\n24

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发布时间:2022-08-25 14:33:50 页数:24
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文章作者:U-336598

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