《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 能力課1 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)（含解析）新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 能力課1 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)（含解析）新人教版（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、能力課1 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題1(2016年全國(guó)卷)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng)，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()A11 B12C121 D144解析：選D設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量和電荷量分別為m1、q1，一價(jià)正離子的質(zhì)量和電荷量為m2、q2.對(duì)于任意粒子，在加速電場(chǎng)中，由動(dòng)能定理得qUmv20，得v在磁場(chǎng)中qvBm由式聯(lián)立得m，由題意知，兩種粒子在磁場(chǎng)中
2、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，加速電壓U不變，其中B212B1，q1q2，可得144，故選項(xiàng)D正確2(多選)(2019屆揚(yáng)州期末)回旋加速器工作原理示意圖如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直，兩盒間的狹縫很小，粒子穿過(guò)的時(shí)間可忽略，它們接在電壓為U、頻率為f的交流電源上，若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子在加速器中被加速，下列說(shuō)法正確的是()A若只增大交流電壓U，則質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能增大B若只增大交流電壓U，則質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)行時(shí)間會(huì)變短C若磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，交流電頻率f必須適當(dāng)增大才能正常工作D不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電頻率f，該回旋加速器也能用于加速粒子解析：選BC當(dāng)粒子從D形盒中出來(lái)時(shí)速度最
3、大，根據(jù)qvmBm，得vm，那么質(zhì)子獲得的最大動(dòng)能Ekm，則最大動(dòng)能與交流電壓U無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)T，若只增大交變電壓U，不會(huì)改變質(zhì)子在回旋加速器中運(yùn)行的周期，但加速次數(shù)減少，則運(yùn)行時(shí)間也會(huì)變短，故B正確；根據(jù)T，若磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，那么T會(huì)減小，只有當(dāng)交流電頻率f適當(dāng)增大才能正常工作，故C正確；帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與加速電場(chǎng)的周期相等，根據(jù)T知，換用粒子，粒子的比荷變化，周期變化，回旋加速器需改變交流電的頻率才能加速粒子，故D錯(cuò)誤故選BC.3(多選)在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P和P3，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的
4、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示已知離子P在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)30后從磁場(chǎng)右邊界射出在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P和P3()A在電場(chǎng)中的加速度之比為11B在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為 1C在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為12D離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為13解析：選BCD離子P和P3質(zhì)量之比為11，電荷量之比等于13，故在電場(chǎng)中的加速度(aqE/m)之比等于13，則A項(xiàng)錯(cuò)誤；離子在離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)有qUmv2，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有qvBm，得半徑r ，則半徑之比為11，則B項(xiàng)正確；設(shè)磁場(chǎng)寬度為d，由幾何關(guān)系drsin，可知離子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度正弦值之比等于半徑倒數(shù)之比，即1，因30，則60，故轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為12，則C項(xiàng)
5、正確；離子離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)有qUEk，離子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能之比等于電荷量之比，即13，則D項(xiàng)正確4(多選)(2018屆廣西三市聯(lián)考)在第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第一、第四象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等在該平面有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以垂直x軸的初速度v0從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸成45角射出電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場(chǎng)，已知OP之間的距離為d，不計(jì)粒子的重力，則()A磁感應(yīng)強(qiáng)度BB電場(chǎng)強(qiáng)度EC粒子自進(jìn)入磁場(chǎng)至在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過(guò)x軸所用時(shí)間為D粒子自進(jìn)入磁場(chǎng)至在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過(guò)x軸所用時(shí)間為解析：選BD根據(jù)題述情境，畫出帶
6、電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向有y0v0t，水平方向有dat2，又qEma，tan45，聯(lián)立解得E，y2d，選項(xiàng)B正確；帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度vv0，由圖中幾何關(guān)系可得，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑R2d，由洛倫茲力提供向心力可得，qvBm，聯(lián)立解得B，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；帶電粒子在第一象限內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，在第四象限內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2，帶電粒子自進(jìn)入磁場(chǎng)至在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過(guò)x軸所用時(shí)間為t總t1t2，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤5(多選)某一空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且大小不變、方向隨時(shí)間t做周期性變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(如圖甲所示)，
7、規(guī)定垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎秊槭轨o止于該磁場(chǎng)中的帶正電的粒子能按abcdef的順序做橫“”字曲線運(yùn)動(dòng)(即如圖乙所示的軌跡)，下列辦法可行的是(粒子只受磁場(chǎng)力的作用，其他力不計(jì))()A若粒子的初始位置在a處，在tT時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向水平向右的初速度B若粒子的初始位置在f處，在t時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向豎直向下的初速度C若粒子的初始位置在e處，在tT時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向水平向左的初速度D若粒子的初始位置在b處，在t時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向豎直向上的初速度解析：選AD要使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如題圖乙所示，由左手定則知粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)為T0，若粒子的初始位置在a處時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)刻應(yīng)為tT0T，同理可判
8、斷B、C、D選項(xiàng)，可得A、D正確二、非選擇題6(2018屆成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬)如圖所示，在xOy坐標(biāo)系的0yd的區(qū)域內(nèi)分布著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在dy2d的區(qū)域內(nèi)分布著垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交界面，ab為磁場(chǎng)的上邊界現(xiàn)從原點(diǎn)O處沿x軸正方向發(fā)射出速率為v0、比荷(電荷量與質(zhì)量之比)為k的帶正電粒子，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰與ab相切并返回磁場(chǎng)已知電場(chǎng)強(qiáng)度E，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用試求：(1)粒子第一次穿過(guò)MN時(shí)的速度大小和水平位移的大??；(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理，得qEdmv2mv02，解得v2v0粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，有FqE，
9、a，dat12，xv0t1解得t1，x.(2)粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，設(shè)粒子以與x軸正方向成角進(jìn)入磁場(chǎng)tan，解得60根據(jù)RRcosd，得R由牛頓第二定律可得qvBm，解得B.答案：(1)2v0(2)7空間中有一直角坐標(biāo)系，其第一象限在圓心為O1、半徑為R、邊界與x軸和y軸相切的圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B；第二象限中存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)現(xiàn)有一群質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從圓形區(qū)域邊界與x軸的切點(diǎn)A處沿紙面上的不同方向射入磁場(chǎng)中，如圖所示已知粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑均為R，其中沿AO1方向射入的粒子恰好到達(dá)x軸上與O點(diǎn)距離為2R
10、的N點(diǎn)，不計(jì)粒子的重力和它們之間的相互作用力，求：(1)粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小及電場(chǎng)強(qiáng)度的大??；(2)速度方向與AO1夾角為60(斜向右上方)的粒子到達(dá)y軸所用的時(shí)間解析：(1)設(shè)粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v，因在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由牛頓第二定律得qvBm，得v如圖甲所示，因粒子的軌跡半徑是R，故沿AO1方向射入的粒子一定從與圓心等高的D點(diǎn)沿x軸負(fù)方向射入電場(chǎng)，則粒子在電場(chǎng)中從D點(diǎn)到N點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng)，有2Rvt，又因?yàn)镽t2解得E.(2)軌跡如圖乙所示，軌跡圓心為C，從M點(diǎn)射出磁場(chǎng)，連接O1M，四邊形O1MCA是菱形，故CM垂直于x軸，速度方向偏轉(zhuǎn)角度等于圓心角150，粒子在磁
11、場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2T粒子離開(kāi)磁場(chǎng)到y(tǒng)軸的距離MH，在無(wú)場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2故粒子到達(dá)y軸的時(shí)間為tt1t2.答案：(1)(2)8(2018屆秦皇島高三聯(lián)考)如圖所示，靜止于A處的正離子，經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線通過(guò)靜電分析器，從P點(diǎn)垂直CN進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向左靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場(chǎng)，已知圓弧所在處場(chǎng)強(qiáng)為E0，方向如圖所示；離子質(zhì)量為m、電荷量為q；2d、3d，離子重力不計(jì)(1)求圓弧虛線對(duì)應(yīng)的半徑R的大??；(2)若離子恰好能打在NQ的中點(diǎn)上，求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的值；(3)若撤去矩形區(qū)域QNCD的勻強(qiáng)電場(chǎng)，換為垂直紙面向里的磁
12、場(chǎng)，要求離子能最終打在QN上，求磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍解析：(1)離子在加速電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理，有qUmv2，離子在輻向電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有qE0m，解得R.(2)離子做類平拋運(yùn)動(dòng)dvt3dat2由牛頓第二定律得qEma，則E.(3)離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有qBvm則r離子能打在QN上則既沒(méi)有從DQ邊出去也沒(méi)有從PN邊上出去，則離子運(yùn)動(dòng)徑跡的邊界如圖和，由幾何關(guān)系知，離子能打在QN上，必須滿足：dr2d則有 B .答案：(1)(2)(3) B |學(xué)霸作業(yè)|自選一、選擇題1(多選)(2019屆廣州畢
13、業(yè)班綜合測(cè)試)如圖，正方形abcd中abd區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bcd區(qū)域內(nèi)有方向平行于bc的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)一帶電粒子從d點(diǎn)沿da方向射入磁場(chǎng)，隨后經(jīng)過(guò)bd的中點(diǎn)e進(jìn)入電場(chǎng)，接著從b點(diǎn)射出電場(chǎng)不計(jì)粒子的重力，則()A粒子帶負(fù)電B電場(chǎng)的方向是由b指向cC粒子在b點(diǎn)和d點(diǎn)的動(dòng)能相等D粒子在磁場(chǎng)、電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為2解析：選ABD根據(jù)題述，帶電粒子從d點(diǎn)沿da方向射入磁場(chǎng)，隨后經(jīng)過(guò)bd的中點(diǎn)e進(jìn)入電場(chǎng)，由左手定則可判斷出粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確；根據(jù)粒子經(jīng)過(guò)bd的中點(diǎn)e進(jìn)入電場(chǎng)，接著從b點(diǎn)射出電場(chǎng)，可知粒子所受電場(chǎng)力的方向?yàn)橛蒫指向b，電場(chǎng)的方向是由b指向c，選項(xiàng)B正確；帶
14、電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力不做功，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理，粒子在b點(diǎn)的動(dòng)能大于在d點(diǎn)的動(dòng)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；畫出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)正方形abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，則帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑R，設(shè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為v，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡所對(duì)的圓心角為，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1；粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可分解為沿垂直電場(chǎng)方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿電場(chǎng)方向的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由vt2，解得在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2，粒子在磁場(chǎng)、電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為t1t22，選項(xiàng)D正確2(多選)(2018屆河南開(kāi)封一模)如圖所示，靜止的
15、帶電粒子所帶電荷量為q，質(zhì)量為m(不計(jì)重力)，從P點(diǎn)經(jīng)電場(chǎng)加速后，通過(guò)小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外CD為磁場(chǎng)邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為30，小孔Q到絕緣板的下端C的距離為L(zhǎng)，當(dāng)滑動(dòng)觸頭移動(dòng)到B端時(shí)，粒子恰垂直打在CD板上，則()A兩板間電壓的最大值UmaxBCD板上可能被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為L(zhǎng)C粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為D能打到N板上的粒子的最大動(dòng)能為解析：選BD滑動(dòng)觸頭移到B端時(shí)，兩板間電壓最大，粒子垂直打在CD板上，所以粒子的軌跡半徑為L(zhǎng)，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，qUmaxmv2，解兩式得Umax，A項(xiàng)錯(cuò)誤；粒子垂直打在CD板上的位置離C點(diǎn)
16、最遠(yuǎn)，距離為L(zhǎng)，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與CD相切時(shí)，切點(diǎn)位置離C點(diǎn)最近，如圖所示，由幾何條件有sin30，故R，KCL，所以CD板上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，B項(xiàng)正確；打在QE間的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，均為半周期，t，C項(xiàng)錯(cuò)誤；打在N板上的粒子中，軌跡半徑越大則對(duì)應(yīng)的速度越大，即運(yùn)動(dòng)軌跡半徑最大的粒子的動(dòng)能最大，則有當(dāng)R時(shí)，Ekmax，D項(xiàng)正確3質(zhì)譜儀可以測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有一種質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖所示，有機(jī)物的氣體分子從樣品室注入離子化室，在高能電子作用下，樣品氣體分子離子化或碎裂成離子若離子化后的離子帶正電，初速度為零，此后經(jīng)過(guò)高壓電源區(qū)、圓形磁場(chǎng)室(內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng))、真空管
17、，最后打在記錄儀上，通過(guò)處理就可以得到離子比荷，進(jìn)而推測(cè)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)已知高壓電源的電壓為U，圓形磁場(chǎng)區(qū)的半徑為R，真空管與水平面夾角為，離子進(jìn)入磁場(chǎng)室時(shí)速度方向指向圓心則下列說(shuō)法正確的是()A高壓電源A端應(yīng)接電源的正極B磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向里C若離子化后的兩同位素X1、X2(X1質(zhì)量大于X2質(zhì)量)同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)室后，出現(xiàn)圖中的軌跡和，則軌跡一定對(duì)應(yīng)X1D若磁場(chǎng)室內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，當(dāng)記錄儀接收到一個(gè)明顯的信號(hào)時(shí)，與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的離子比荷解析： 選D正離子在電場(chǎng)中加速，可以判斷高壓電源A端應(yīng)接負(fù)極，同時(shí)根據(jù)左手定則知，磁場(chǎng)室的磁場(chǎng)方向應(yīng)垂直紙面向外，A、B均錯(cuò)誤；設(shè)離子通過(guò)高壓電源
18、后的速度為v，由動(dòng)能定理可得qUmv2，離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，則qvBm，聯(lián)立計(jì)算得出r ，由此可見(jiàn)，質(zhì)量大的離子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑大，即軌跡一定對(duì)應(yīng)X1，C錯(cuò)誤；離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知r，可解得，D正確二、非選擇題4(2019屆哈爾濱三中模擬)如圖甲所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電粒子在t0時(shí)刻由a點(diǎn)以初速度v0垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，區(qū)域磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不變方向周期性變化，如圖乙所示(垂直紙面向里為正方向)；區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)電場(chǎng)，方向向上；區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與區(qū)域相同均為B0.粒子在區(qū)域內(nèi)一定能完成半圓運(yùn)動(dòng)且每次經(jīng)過(guò)mn的時(shí)刻均為 整數(shù)倍，則(1)粒子在區(qū)域運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為多
19、少？(2)若初始位置與第四次經(jīng)過(guò)mn時(shí)的位置距離為x，求粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)速度的可能值(初始位置記為第一次經(jīng)過(guò)mn)解析：(1)帶電粒子在區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，即qv0B0m解得r.(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡有兩種可能第一種情況：粒子在區(qū)域運(yùn)動(dòng)半徑Rqv2B0m解得粒子在區(qū)域速度大?。簐2第二種情況：粒子在區(qū)域運(yùn)動(dòng)半徑R粒子在區(qū)域速度大?。簐22v0.答案：(1)(2)2v05如圖所示，一帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從磁場(chǎng)的左邊界上M點(diǎn)進(jìn)入垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后從磁場(chǎng)的左邊界上的N點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)已知帶電粒子的比荷3.2109 C/kg，電場(chǎng)強(qiáng)度E200 V/m，M、N
20、間距MN1 cm，金屬板長(zhǎng)L25 cm，粒子的初速度v04105 m/s，帶電粒子重力忽略不計(jì)，求：(1)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與初速度v0的夾角；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小解析：(1)由牛頓第二定律有qEma粒子在電場(chǎng)中水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，Lv0t粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，射出電場(chǎng)時(shí)的豎直分速度vyat速度偏轉(zhuǎn)角的正切值tan 由以上各式代入數(shù)據(jù)解得45.(2)粒子射出電場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)的速度大小為v在磁場(chǎng)中洛倫茲力提供向心力：Bqvm由幾何關(guān)系得MNr代入數(shù)據(jù)解得B2.5102 T.答案：(1)45(2)2.5102 T6如圖所示，兩平行極板MN、GH間的電壓為U，極板間存在水平
21、向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)存在于兩虛線之外的區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B(大小可變)極板MN和GH上有正對(duì)的兩個(gè)小孔O和A，PQ為鋁制薄板，ONAHPQd，NP2d.質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始加速，經(jīng)小孔O進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，兩虛線之間的區(qū)域(除極板間)無(wú)電場(chǎng)存在，離子可勻速穿過(guò)忽略相對(duì)論效應(yīng)和離子所受的重力(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大時(shí)，離子只加速一次就能打到鋁板上？(2)在第(1)問(wèn)中，若離子能打到鋁板上的P點(diǎn)，求離子從O到P所經(jīng)歷的時(shí)間(3)若B ，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明離子需加速幾次后第一次打到鋁板上？解析：(1)離子在電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理得qUmv2在磁場(chǎng)中，qvBm由
22、幾何關(guān)系得離子打在P點(diǎn)時(shí)有R1d離子打在Q點(diǎn)時(shí)有R22d聯(lián)立解得B1 B2 故磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍為 B .(2)離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T離子從O運(yùn)動(dòng)到P的時(shí)間為t聯(lián)立解得t .(3)根據(jù)qUmv2，qvBm，B，得rd離子第一次加速后，在磁場(chǎng)中的軌跡半徑為r1d，沒(méi)有打到鋁板上；離子第二次加速后，在磁場(chǎng)中的軌跡半徑為r2d，沒(méi)有打到鋁板上；離子第三次加速后，在磁場(chǎng)中的軌跡半徑為r3d，打到鋁板上；所以離子加速3次后第一次打到鋁板上答案：(1) B (2)(3)3次后7(2018年全國(guó)卷)如圖，在y0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E；在y0的區(qū)域存在方向垂直于xOy
23、平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)氕核11H和一個(gè)氘核12H先后從y軸上yh點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出，速度方向沿x軸正方向已知11H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為60，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場(chǎng).11H的質(zhì)量為m，電荷量為q.不計(jì)重力求(1)11H第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離；(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；(3)12H第一次離開(kāi)磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離解析：(1)11H在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)11H在電場(chǎng)中的加速度大小為a1，初速度大小為v1，它在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離為s1.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有s1v1t1ha1t12由題給條
24、件，11H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的方向與x軸正方向夾角160.11H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的y分量的大小為a1t1v1tan1聯(lián)立以上各式得s1h.(2)11H在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律有qEma1設(shè)11H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為v1，由速度合成法則有v1設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,11H在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑為R1，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qv1B由幾何關(guān)系得s12R1sin1聯(lián)立以上各式得B.(3)設(shè)12H在電場(chǎng)中沿x軸正方向射出的速度大小為v2，在電場(chǎng)中的加速度大小為a2，由題給條件得(2m)v22mv12由牛頓第二定律有qE2ma2設(shè)12H第一次射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2，速度的方向與x軸正方向夾角為2，入射點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為s2，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有s2v2t2ha2t22v2sin2聯(lián)立以上各式得s2s1，21，v2v1設(shè)12H在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，由式及粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式得R2R1所以出射點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)設(shè)12H進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)到第一次離開(kāi)磁場(chǎng)的出射點(diǎn)的距離為s2，由幾何關(guān)系有s22R2sin2聯(lián)立式得，12H第一次離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離為s2s2(1)h.答案：(1)h(2) (3)(1)h16
2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 能力課1 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)（含解析）新人教版
