（通用版）2020高考物理三輪沖刺 高考熱點(diǎn)排查練熱點(diǎn)17 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)（含解析）

熱點(diǎn)17帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)1(2019·貴州貴陽市一模)如圖1所示，在xOy平面(紙面)內(nèi)，存在一個(gè)半徑為R0.2m的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1.0T，方向垂直紙面向里，該磁場區(qū)域的左邊緣與y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O.在y軸左側(cè)0.1mx0的區(qū)域內(nèi)，存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(圖中未標(biāo)出)，電場強(qiáng)度的大小為E1.0×104N/C.一個(gè)質(zhì)量為m2.0×109 kg、電荷量為q5.0×105 C的帶正電粒子，以v05.0×103 m/s的速度沿y軸正方向從P點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場，P點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.2m，0.2m)，不計(jì)粒子重力圖1(1)求該帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；(2)求該帶電粒子離開電場時(shí)的位置坐標(biāo)；(3)若在緊靠電場左側(cè)加一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，該帶電粒子能回到電場，在粒子回到電場前瞬間，立即將原電場的方向反向，粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，恰能回到坐標(biāo)原點(diǎn)O，求所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小答案(1)0.2m(2)(0.1m，0.05m)(3)4T解析(1)帶正電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有：qv0Bm解得：r0.2m(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知，帶電粒子恰從O點(diǎn)沿x軸負(fù)方向進(jìn)入電場，帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子在電場中的加速度為a，到達(dá)電場邊緣時(shí)，豎直方向的位移為y，有：Lv0t，yat2由牛頓第二定律有：qEma聯(lián)立解得：y0.05m所以粒子射出電場時(shí)的位置坐標(biāo)為(0.1m，0.05m)(3)粒子離開電場時(shí)，沿電場方向的速度vyat解得：vy5.0×103m/s則粒子射出電場時(shí)的速度：vv0設(shè)所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，由幾何關(guān)系可知：r1m由牛頓第二定律有：qvB1m，聯(lián)立解得：B14T.2(2019·陜西寶雞市高考模擬檢測(二)靜電噴漆技術(shù)具有效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其裝置可簡化為如圖2甲所示A、B為水平放置的間距d1.6m的兩塊足夠大的平行金屬板，兩板間有方向由B指向A的E0.1V/m的勻強(qiáng)電場在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍可向各個(gè)方向均勻地噴出初速度大小均為v06.0 m/s的油漆微粒，已知油漆微粒的質(zhì)量均為m1.0×105kg，帶負(fù)電且電荷量均為q1.0×103C，不計(jì)油漆微粒間的相互作用以及油漆微粒對(duì)板間電場和磁場的影響，忽略空氣阻力，g取10m/s2，已知sin53°0.8，cos53°0.6.求：(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))圖2(1)油漆微粒落在B板上的最大面積；(2)若讓A、B兩板間的電場反向(如圖乙所示)，并在兩板間加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.06T，調(diào)節(jié)噴槍使油漆微粒只能在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向噴出，其他條件不變B板被油漆微粒打中的區(qū)域的長度為多少；打中B板的油漆微粒中，在正交場中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為多少？答案(1)18.1m2(2)1.6m0.31s解析(1)油漆微粒的加速度a根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得dat2落在B板上油漆微粒區(qū)域的半徑xv0t落在B板上所形成的圓形區(qū)域面積Sx2聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得S18.1m2(2)當(dāng)電場反向后，由已知數(shù)據(jù)可知Eqmg油漆微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，洛倫茲力充當(dāng)向心力Bqv0m水平向右射出的油漆微粒打在B板的右端a點(diǎn)，根據(jù)幾何關(guān)系RRcosdaC的長度aCRsin打在B板左端的油漆微粒為和板相切的微粒，同理求得bCaC油漆微粒打在極板上的長度abaCbC聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得ab1.6m打在B板上的微粒中，最短的弦長PC對(duì)應(yīng)的時(shí)間最短，如圖乙所示由幾何關(guān)系得sin運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間tminT微粒在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期T由式代入數(shù)據(jù)解得tmin0.31s4