2013屆高三物理二輪沖刺《對(duì)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的考查》知識(shí)點(diǎn)專練練習(xí)（30分鐘含詳解）

1、對(duì)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的考查(本卷共4小題，滿分60分建議時(shí)間：30分鐘 )命題專家寄語本部分是高考試題中的重點(diǎn)內(nèi)容，高考?jí)狠S題，對(duì)審題能力，運(yùn)算能力、利用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問題的能力要求高，帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題分為兩類：一類為電場與磁場的相鄰場，另一類為電場與磁場的疊加場，處理問題的關(guān)鍵是正確分析帶電粒子受力，弄清運(yùn)動(dòng)過程及其遵循的規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵.五十八、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)1(2012·江蘇連云港調(diào)研)如圖1所示，兩導(dǎo)體板水平放置，兩板間電勢差為U，帶電粒子以某一初速度v0，沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場，則

2、：粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U和v0的變化情況為()圖1Ad隨v0增大而增大，d與U無關(guān)Bd隨v0增大而增大，d隨U增大而增大Cd隨U增大而增大，d與v0無關(guān)Dd隨v0增大而增大，d隨U增大而減小2(2012·云南昆明市5月適應(yīng)性檢測， 25)如圖2所示的xOy平面內(nèi)有一半徑為R、以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心的圓形磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，在直線xR和xRL之間有向y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，在原點(diǎn)O有一離子源向y軸正方向發(fā)射速率v0的帶電離子，離子射出磁場時(shí)速度與x軸平行，射出磁場一段時(shí)間后進(jìn)入電場，最終從x軸上的P(RL,0)點(diǎn)射出電場，不計(jì)離子重力，求電場強(qiáng)度E與磁

3、感應(yīng)強(qiáng)度B大小之比圖23如右圖3所示的環(huán)狀軌道處于豎直面內(nèi)，它由半徑分別為R和2R的兩個(gè)半圓軌道、半徑為R的兩個(gè)四分之一圓軌道和兩根長度分別為2R和4R的直軌道平滑連接而成以水平線MN和PQ為界，空間分為三個(gè)區(qū)域，區(qū)域和區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平向里的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域和有豎直向上的勻強(qiáng)電場一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小環(huán)穿在軌道內(nèi)，它與兩根直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(0<<1)，而軌道的圓弧形部分均光滑在電場中靠近C點(diǎn)的地方將小環(huán)無初速釋放，設(shè)小環(huán)電量保持不變(已知區(qū)域和的勻強(qiáng)電場強(qiáng)大小為E，重力加速度為g)求：圖3(1)小環(huán)在第一次通過軌道最高點(diǎn)A時(shí)的速度vA的大??；(2)小環(huán)在第一次

4、通過軌道最高點(diǎn)A時(shí)受到軌道的壓力的大?。?3)若從C點(diǎn)釋放小環(huán)的同時(shí)，在區(qū)域再另加一垂直于軌道平面向里的水平勻強(qiáng)電場，其場強(qiáng)大小為E，則小環(huán)在兩根直軌道上通過的總路程多大？五十九、綜合應(yīng)用4如圖4所示，條形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.3 T，內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 B1，BB、CC間存在沿紙面方向豎直向下的勻強(qiáng)電場E，AA、BB、CC、DD為磁場邊界，它們相互平行，條形區(qū)域的長度足夠長，磁場寬度及BB、CC之間的距離d1 m一束帶正電的某種粒子從AA上的O點(diǎn)以沿與AA成60°角以v12×106 m/s射入磁場，剛好垂直邊界B

5、B射出區(qū)域而進(jìn)入勻強(qiáng)電場，且沿與CC成60°角進(jìn)入?yún)^(qū)域，最后粒子剛好不能從磁場區(qū)域射出，取3，不計(jì)粒子所受重力求：圖4(1)粒子的比荷；(2)電場強(qiáng)度E的大??；(3)粒子從O到DD所用的時(shí)間(保留兩位有效數(shù)字)參考答案1A帶電粒子射出電場時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為，如圖(a)所示，有：cos ，又R，由粒子在磁場中的軌跡如圖(b)可知d2Rcos 2·cos ，A正確2解析離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其運(yùn)動(dòng)半徑為r，圓心為O1，由洛倫茲力提供離子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有qv0Bm離子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，據(jù)幾何關(guān)系可得：rR粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)Lv0trat2粒子的加速度a聯(lián)立以上各式解

6、得：.答案3解析(1)從C到A，洛倫茲力不做功，小環(huán)對(duì)軌道無壓力，也就不受軌道的摩擦力，由動(dòng)能定理，有qE·5Rmg·5Rmv可得：vA (2)過A點(diǎn)時(shí)對(duì)小環(huán)，由牛頓第二定律，有 NmgqvABqEm解得N11mgqB (3)由于0<<1，小環(huán)必能通過A點(diǎn)，以后有三種可能：可能第一次過了A點(diǎn)后，恰好停在K點(diǎn)在直軌道上通過的總路程為s總4R可能在水平線PQ上方的軌道上往復(fù)若干次后，最后一次從A點(diǎn)下來恰好停在K點(diǎn)對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，由動(dòng)能定理qE·3Rmg·3RqEs總0得s總還可能最終在D或D點(diǎn)速度為零(即在D與D點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng))由動(dòng)能定理qE&#

7、183;4Rmg·4RqEs總0得s總答案(1)(2)11mgqB (3)4R或或4解析本題考查帶電粒子在電場、磁場中的運(yùn)動(dòng)(1)依據(jù)粒子在磁場區(qū)域的初、末速度，作出圓心O1，如圖所示由幾何關(guān)系得：130°R1sin 1dqvB1解得：3.3×106 C/kg(2)粒子在勻強(qiáng)電場中作類平拋運(yùn)動(dòng)，由幾何關(guān)系得：tan 60°由牛頓第二定律得：qEma由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：vyat2且dv1t2，解得：t25×107s解得：E4×105 N/C或6.9×105 N/C(3)依據(jù)粒子在磁場區(qū)域的初末速度，作出圓心O2，如上圖所示，由幾何關(guān)系得：2120°粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期T由幾何關(guān)系得：tT