【步步高】高三物理一輪復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)探究（8）磁場(chǎng) 新人教版.doc

【步步高】2013屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)探究（8）磁場(chǎng) 新人教版一、結(jié)合左手定則、rmv/qb判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情形1(2010重慶理綜21)如圖1所示，矩形mnpq區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有5個(gè)帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng)，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為相應(yīng)的圓弧這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示圖1粒子編號(hào)質(zhì)量電荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)入的粒子對(duì)應(yīng)表中的編號(hào)分別為 ()a3、5、4 b4、2、5 c5、3、2 d2、4、5二、帶電粒子在組合磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2(2011山東理綜25)扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭擺其簡(jiǎn)化模型如圖2：、兩處的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)邊界豎直，相距為l，磁場(chǎng)方向相反且垂直于紙面一質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計(jì)的粒子，從靠近平行板電容器mn板處由靜止釋放，極板間電壓為u，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行于紙面射入?yún)^(qū)，射入時(shí)速度與水平方向的夾角30.圖2(1)當(dāng)區(qū)寬度l1l、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b1b0時(shí)，粒子從i區(qū)右邊界射出時(shí)速度與水平方向夾角也為30，求b0及粒子在區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.(2)若區(qū)寬度l2l1l、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b2b1b0，求粒子在區(qū)的最高點(diǎn)與區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差h.(3)若l2l1l、b1b0，為使粒子能返回區(qū)，求b2應(yīng)滿(mǎn)足的條件(4)若b1b2、l1l2，且已保證了粒子能從區(qū)右邊界射出為使粒子從區(qū)右邊界射出的方向與從區(qū)左邊界射入的方向總相同，求b1、b2、l1、l2之間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式三、有臨界情況的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3(2011廣東理綜35)如圖3(a)所示，在以o為圓心，內(nèi)外半徑分別為r1和r2的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)，存在輻射狀電場(chǎng)和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，內(nèi)外圓間的電勢(shì)差u為常量，r1r0，r23r0.一電荷量為q，質(zhì)量為m的粒子從內(nèi)圓上的a點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域，不計(jì)重力(1)已知粒子從外圓上以速度v1射出，求粒子在a點(diǎn)的初速度v0的大小(2)若撤去電場(chǎng)，如圖(b)，已知粒子從oa延長(zhǎng)線(xiàn)與外圓的交點(diǎn)c以速度v2射出，方向與oa延長(zhǎng)線(xiàn)成45角，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(3)在圖(b)中，若粒子從a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，速度大小為v3，方向不確定，要使粒子一定能夠從外圓射出，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于多少？圖3解析(1)因?yàn)閹щ娏Ｗ舆M(jìn)入復(fù)合場(chǎng)后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則qv0bqe(2分)rv0t0(1分)由聯(lián)立解得e，方向沿x軸正方向(2分)(2)若僅撤去磁場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，沿y軸正方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)yv0 (1分)沿x軸正方向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(2分)xa()2由幾何關(guān)系知x r(1分)解得a(1分)(3)僅有磁場(chǎng)時(shí)，入射速度v4v0，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為r，由牛頓第二定律有qvbm(1分)又qema(1分)可得r(1分)由幾何知識(shí)sin ，即sin ，(2分)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期t(1分)則帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間tt所以tt0(2分)答案見(jiàn)解析試題分析近幾年全國(guó)、各省市的高考都把帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的題目做為壓軸題，分值較高(18分以上)綜合性較強(qiáng)、過(guò)程復(fù)雜、情景抽象，歸納性強(qiáng)，數(shù)學(xué)運(yùn)算能力要求較高，題解突破口難以確認(rèn)，難度較大，是考生成績(jī)拉開(kāi)檔次的一個(gè)題目但只要有信心，掌握一定的方法與解題技巧，就可能多得分，得高分，甚至得滿(mǎn)分命題特征1本類(lèi)試題所給的場(chǎng)大都是分離的電磁場(chǎng)或者說(shuō)由幾個(gè)場(chǎng)組合而成的，有些題目是交變的電磁場(chǎng)2題目涉及的過(guò)程較為復(fù)雜有電場(chǎng)中的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且有交替3有運(yùn)動(dòng)的臨界點(diǎn)4解題方法：(1)分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程；(2)畫(huà)圓弧，找半徑；(3)畫(huà)運(yùn)動(dòng)軌跡知識(shí)鏈接1矢量(力、電場(chǎng)強(qiáng)度e、磁感應(yīng)強(qiáng)度b)的合成與分解的方法：平行四邊形定則、正交分解法2帶電粒子的加速與偏轉(zhuǎn)：動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式3帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：向心力的來(lái)源，半徑公式、周期公式、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：tt.4帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的確定5關(guān)于基本粒子及微粒的電荷量與質(zhì)量(1)基本粒子的電荷量與質(zhì)量：電子(粒子)為e、質(zhì)子(氕核)為h、粒子為he、氘核為h、氚核為h等，式中左上角的數(shù)字為粒子質(zhì)量數(shù)、左下角的數(shù)字為粒子的電荷數(shù)，從中可以比較它們質(zhì)量、電荷量的大小宏觀微粒如塵埃、微粒、油滴、小球等，電荷量與質(zhì)量由題意說(shuō)明而定(2)帶電粒子的電荷量、質(zhì)量一般以比荷()的形式出現(xiàn)在各物理量表達(dá)式中.圖51 如圖5所示，在xoy直角坐標(biāo)系中，第象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過(guò)電壓為u的電場(chǎng)加速后，從x軸上的a點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過(guò)y軸上的p點(diǎn)且垂直y軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的c點(diǎn)已知oaocd.求電場(chǎng)強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小(粒子的重力不計(jì))2如圖6所示，mn是一段在豎直平面內(nèi)半徑為1 m的光滑的1/4圓弧軌道，軌道上存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)軌道的右 圖6側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b10.1 t現(xiàn)有一帶電荷量為1 c、質(zhì)量為100 g的帶正電小球從m點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下滑，恰能沿np方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入右側(cè)的復(fù)合場(chǎng)(np沿復(fù)合場(chǎng)的中心線(xiàn))已知ab板間的電壓為uba2 v，板間距離d2 m，板的長(zhǎng)度l3 m，若小球恰能從板的邊沿飛出，g取10 m/s2.求：(1)小球運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)時(shí)的速度v；(2)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度e；(3)復(fù)合場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b2.圖73. 如圖7所示，豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系，第一象限有水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)e1，第四象限有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且y (或b2 )(4)b1l1b2l23見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)動(dòng)能定理，qumvmv，所以v0 .(2)如圖所示，設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由幾 何知識(shí)可知r2r2(r2r1)2，解得rr0.根據(jù)洛倫茲力公式qv2bm，解得b.根據(jù)公式