2019-2020年高考物理專(zhuān)題匯編 專(zhuān)題4 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(A)(含解析).doc
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2019-2020年高考物理專(zhuān)題匯編 專(zhuān)題4 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(A)(含解析)一選擇題1.(xx馬鞍山三模17)如圖所示,xOy坐標(biāo)平面在豎直面內(nèi),y軸正方向豎直向上,空間有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)。一帶電小球從O點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中曲線(xiàn)所示。下列說(shuō)法中正確的是A軌跡OAB可能為圓弧B小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能增加C小球在A點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力與重力大小相等D小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)A時(shí)速度最大,且沿水平方向2.(xx揚(yáng)州高三測(cè)試8)如圖所示,兩平行金屬板水平放置,開(kāi)始開(kāi)關(guān)S合上使平行板電容器帶電板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子恰能以水平向右的速度沿直線(xiàn)通過(guò)兩板在以下方法中,能使帶電粒子仍沿水平直線(xiàn)通過(guò)兩板的是( )SvA將兩板的距離增大一倍,同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍B將兩板的距離減小一半,同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍 C將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),兩板間的正對(duì)面積減小一半,同時(shí)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小一半D將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),兩板間的正對(duì)面積減小一半,同時(shí)將板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大一倍3.(xx南平綜測(cè)l 8)如圖甲,一帶電物塊無(wú)初速度地放上皮帶輪底端,皮帶輪以恒定大小的速率沿順時(shí)針傳動(dòng),該裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,物塊由底端E運(yùn)動(dòng)至皮帶輪頂端F的過(guò)程中,其圖像如圖乙所示,物塊全程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4.5 s,關(guān)于帶電物塊及運(yùn)動(dòng)過(guò)程的說(shuō)法正確的是 A該物塊帶負(fù)電B皮帶輪的傳動(dòng)速度大小一定為lmsC若已知皮帶的長(zhǎng)度,可求出該過(guò)程中物塊與皮帶發(fā)生的相對(duì)位移D在2s4.5s內(nèi),物塊與皮帶仍可能有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 二非選擇題4.(xx東城區(qū)二練24)(20分)科學(xué)研究中經(jīng)常利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)來(lái)改變帶電微粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如圖甲所示,處有一個(gè)帶電微粒源可以水平向右發(fā)射質(zhì)量,電荷量,速度的帶正電的微粒。N處有一個(gè)豎直放置的熒光屏,微粒源正對(duì)著熒光屏的正中央O點(diǎn),二者間距離L=12cm。在熒光屏上以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn),以垂直于紙面向里為軸正方向,以豎直向上為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系,每個(gè)方格的邊長(zhǎng)均為1cm,圖乙所示為熒光屏的一部分(逆著微粒運(yùn)動(dòng)方向看)。在微粒源與熒光屏之間可以施加范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)。忽略空氣阻力的影響及微粒間的相互作用,g取10m/s2.若微粒源與熒光屏之間只存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=32V/m,求帶電微粒打在熒光屏上的位置坐標(biāo); 若微粒源與熒光屏之間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)a當(dāng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)方向均豎直向上,電場(chǎng)強(qiáng)度E=20V/m,帶電微粒打在熒光屏上的P點(diǎn),其坐標(biāo)為(-4cm,0),求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小; b當(dāng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的大小和方向均可以調(diào)整,為使帶電微粒打在熒光屏的正中央,請(qǐng)你提出兩種方法并說(shuō)明微粒的運(yùn)動(dòng)情況。EQyxONB1B2a5.(xx大慶三檢25).(18分)如圖所示,坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi),x軸沿水平方向x0的區(qū)域有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1;第三象限同時(shí)存在著垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ex0的區(qū)域固定一與x軸成=30角的絕緣細(xì)桿一穿在細(xì)桿上的帶電小球a沿細(xì)桿勻速滑下,從N點(diǎn)恰能沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)到x軸上的Q點(diǎn),且速度方向垂直于x軸已知Q點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為,重力加速度為g,??諝庾枇雎圆挥?jì),求:(1)帶電小球a的電性及其比荷;(2)帶電小球a與絕緣細(xì)桿的動(dòng)摩擦因數(shù);(3)當(dāng)帶電小球a剛離開(kāi)N點(diǎn)時(shí),從y軸正半軸距原點(diǎn)O為的P點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)以某一初速度平拋一個(gè)不帶電的絕緣小球b,b球剛好運(yùn)動(dòng)到x軸與向上運(yùn)動(dòng)的a球相碰,則b球的初速度為多大?6.(xx豐臺(tái)區(qū)二練24). (20分)xyzO如圖所示,某真空區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁磁場(chǎng),取正交坐標(biāo)系Oxyz(z軸正方向豎直向上)。已知電場(chǎng)方向沿z軸正方向,場(chǎng)強(qiáng)大小為E;磁場(chǎng)方向沿y軸正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B;重力加速度為g。一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電粒子從原點(diǎn)O出發(fā)在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。求解以下問(wèn)題:(1)若撤去勻強(qiáng)磁場(chǎng),該粒子從原點(diǎn)O出發(fā)的速度為v0,且沿x軸正方向。求運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t時(shí),粒子所在位置的坐標(biāo);(2)該區(qū)域內(nèi)仍存在題設(shè)的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。該粒子能否沿坐標(biāo)軸(x軸、y軸或z軸)以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)?若能,物理量m、q、E、B、v及g應(yīng)滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系?若不能,說(shuō)明理由。(3)若只把電場(chǎng)方向改為沿x軸正方向,其它條件不變,該粒子恰能在此區(qū)域里以某一恒定的速度運(yùn)動(dòng)。某一時(shí)刻電場(chǎng)和磁場(chǎng)全消失,該粒子在接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小動(dòng)能為最初動(dòng)能的一半。求電場(chǎng)和磁場(chǎng)消失前粒子沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的分速度。7.(xx南平綜測(cè)2 1)(1 9分)如圖所示,電壓為U的兩塊平行金屬板MN,M板帶正電。X軸與金屬板垂直,原點(diǎn)O與N金屬板上的小孔重合,在OXd區(qū)域存在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) (圖上未畫(huà)出)和沿y軸負(fù)方向火小為的勻強(qiáng)電場(chǎng),與E在y軸方向的區(qū)域足夠大。有一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為q的帶正電粒子(粒子重力不計(jì)),從靠近M板內(nèi)側(cè)的P點(diǎn) (P點(diǎn)在X軸上)由靜止釋放后從N板的小孔穿出后沿X軸做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);若撤去磁場(chǎng),在第四象限Xd的某區(qū)域加上左邊界與y軸平行且垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2(圖上未畫(huà)出),為了使粒子能垂直穿過(guò)X軸上的Q點(diǎn),Q點(diǎn)坐標(biāo)為。求(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小與方向;(3)粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間t。abEB2B1ABCDC18.(xx永州三模25)(19分)在真空中, 邊長(zhǎng)為3L的正方形區(qū)域ABCD分成相等的三部分,左右兩側(cè)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),中間區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)電場(chǎng),如圖所示。左側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,方向垂直紙面向外;右側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,方向垂直于紙面向里;中間區(qū)域電場(chǎng)方向與正方形區(qū)域的上下邊界平行。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從平行金屬板的正極板開(kāi)始由靜止被加速,加速電壓為U,加速后粒子從a點(diǎn)進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng),又從距正方形上下邊界等間距的b點(diǎn)沿與電場(chǎng)平行的方向進(jìn)入中間區(qū)域的電場(chǎng)中,不計(jì)粒子重力,求:(1)a點(diǎn)到A點(diǎn)的距離;(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的取值在什么范圍內(nèi)時(shí)粒子能從 右側(cè)磁場(chǎng)的上邊緣CC1間離開(kāi);(3)改變中間區(qū)域的電場(chǎng)方向和場(chǎng)強(qiáng)大小,粒子可從D點(diǎn)射出,粒子在左右兩側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間是多少。9.(xx景德鎮(zhèn)三檢25).如圖所示,在xOy平面內(nèi),直線(xiàn)MON與x軸成45夾角在MON左側(cè)且x0的空間存在著沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E10 V/m;在MON的右側(cè)空間存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng);在MON左側(cè)且x0的空間既無(wú)磁場(chǎng)也無(wú)電場(chǎng);一個(gè)重力不計(jì)的比荷103 C/kg的帶負(fù)電的粒子,從坐標(biāo)原點(diǎn)O以大小為v0200 m/s的速度沿著y軸負(fù)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。粒子從離開(kāi)O點(diǎn)后,最后能從y軸上A點(diǎn)射出電場(chǎng),方向恰好與y軸正方向成45,求:(1)帶電粒子第一次經(jīng)過(guò)直線(xiàn)MON時(shí)速度的大小和方向;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??;(3)A點(diǎn)的坐標(biāo)和粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)總共所用的時(shí)間。10.(xx馬鞍山三模23). (16分)如圖甲所示,在真空中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。在磁場(chǎng)左側(cè)有一對(duì)平行金屬板M、N,兩板間距離也為R,板長(zhǎng)為L(zhǎng),板的中心線(xiàn)O1O2與磁場(chǎng)的圓心O在同一直線(xiàn)上。置于O1處的粒子發(fā)射源可連續(xù)以速度v0沿兩板的中線(xiàn)O1O2發(fā)射電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子(不計(jì)粒子重力),MN兩板不加電壓時(shí),粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好從圓心O的正下方P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng);若在M、N板間加如圖乙所示交變電壓UMN,交變電壓的周期為,t=0時(shí)刻入射的粒子恰好貼著N板右側(cè)射出。求(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?)交變電壓電壓U0的值(3)若粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)、最短時(shí)間分別為t1 、t 2 ,則它們的差值為多大?乙甲BEAMNLL6011.(xx寶雞三檢25)、(19分)如圖所示,真空室內(nèi)豎直條形區(qū)域I存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),條形區(qū)域(含I、區(qū)域分界面)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E,磁場(chǎng)和電場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)且足夠長(zhǎng),N為涂有熒光物質(zhì)的豎直板。現(xiàn)有一束質(zhì)子從A處連續(xù)不斷地射入磁場(chǎng),入射方向與M板成60夾角且與紙面平行,質(zhì)子束由兩部分組成,一部分為速度大小為v的低速質(zhì)子,另一部分為速度大小為3v的高速質(zhì)子,改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱,使低速質(zhì)子剛能進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域。已知質(zhì)子質(zhì)量為m,電量為e,不計(jì)質(zhì)子重力和相互作用力,求:(1)此時(shí)I區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;(2)低速質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(3)若質(zhì)子打到N板上時(shí)會(huì)形成亮斑,則N板上兩個(gè)亮斑之間的距離為多少?12.(xx西安交大附中三模25). (20分)在xoy平面內(nèi),直線(xiàn)OM與x軸負(fù)方向成45角,以O(shè)M為邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)如圖所示在坐標(biāo)原點(diǎn)O有一不計(jì)重力的粒子,其質(zhì)量和電荷量分別為m和q,以v0沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),粒子每次到x軸將反彈,第一次無(wú)能量損失,以后每次反彈水平分速度不變,豎直分速度大小減半、方向相反磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)E關(guān)系為、求帶電粒子:xO45B(v0EyM第一次經(jīng)過(guò)OM時(shí)的坐標(biāo);第二次到達(dá)x軸的動(dòng)能;在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)豎直方向上的總路程13.(xx綿陽(yáng)三診11.)(19分)v0O1B1yxOEB2baMNe,m如圖所示,在xOy平面內(nèi),以O(shè)1(0,R)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,x軸下方有一直線(xiàn)ab,ab與x軸相距為d,x軸與直線(xiàn)ab間區(qū)域有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,在ab的下方有一平行于x軸的感光板MN,ab與MN間區(qū)域有垂直于紙平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2。在0y2R的區(qū)域內(nèi),質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從任何位置從圓形區(qū)域的左側(cè)沿x軸正方向以速度v0射入圓形區(qū)域,經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)B1偏轉(zhuǎn)后都經(jīng)過(guò)O點(diǎn),然后進(jìn)入x軸下方。已知x軸與直線(xiàn)ab間勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小,ab與MN間磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。不計(jì)電子重力。(1)求圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大???(2)若要求從所有不同位置出發(fā)的電子都不能打在感光板MN上,MN與ab板間的最小距離h1是多大?(3)若要求從所有不同位置出發(fā)的電子都能打在感光板MN上,MN與ab板間的最大距離h2是多大?當(dāng)MN與ab板間的距離最大時(shí),電子從O點(diǎn)到MN板,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)是多少?第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(A卷) 參考答案與詳解1. 【答案】D【命題立意】帶電離子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【解析】因?yàn)橹亓Ω淖兯俣鹊拇笮。鍌惼澚H改變速度的方向,又洛倫茲力大小隨速度的變化而變化,故電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡不可能是圓,故A錯(cuò)誤;整個(gè)過(guò)程中由于洛倫茲力不做功,只有重力做功,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒,故B錯(cuò)誤;小球在A點(diǎn)時(shí)受到洛倫茲力與重力的作用,合力提供向上的向心力,所以洛倫茲力大于重力,故C錯(cuò)誤;因?yàn)橄到y(tǒng)只有重力做功,小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)A時(shí)重力勢(shì)能最小,則動(dòng)能最大,速度的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的小切線(xiàn)方向,最低點(diǎn)的切線(xiàn)方向在水平方向,故D正確?!军c(diǎn)撥】電荷在重力和洛倫茲力共同作用下做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),重力為恒力,大小為mg,洛倫茲力大小為Bvq,與物體的速度有關(guān),重力改變運(yùn)動(dòng)速度的大小,洛倫茲力改變運(yùn)動(dòng)方向,又洛倫茲力大小隨速度的變化而變化,故電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡不可能是圓;整個(gè)過(guò)程中洛倫茲力不做功,系統(tǒng)只有重力,故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。2.【答案】BD【命題立意】本題旨在考查帶電粒子在混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)?!窘馕觥緼、電容器處于通電狀態(tài),把兩板間距離增大一倍,由 可知,電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半,根據(jù)可知,要使粒子勻速通過(guò),同時(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度減小一倍,故A錯(cuò)誤;B、電容器處于通電狀態(tài),把兩板間距離減小一倍,由可知,則電場(chǎng)強(qiáng)度增加一倍,根據(jù)可知,要使粒子勻速通過(guò),磁場(chǎng)應(yīng)該增大一倍,故B正確;CD、如果把開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),根據(jù),因兩極間的電量不變,當(dāng)兩板間的正對(duì)面積減小一半,則兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)一倍,因此根據(jù)可知,要使粒子勻速通過(guò),磁場(chǎng)強(qiáng)度增大一倍,故C錯(cuò)誤,D正確。故選:BD3.【答案】D【命題立意】本題旨在考察帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【解析】由圖得出物塊的速度和加速度隨時(shí)間的變化關(guān)系,結(jié)合對(duì)物塊的受力分析,得出洛倫茲力的方向,由左手定則即可判斷出物塊的電性;結(jié)合受力分析,得出物塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件,從而判斷出物塊是否相對(duì)于傳送帶靜止;結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式可以判斷位移由圖乙可知,物塊做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)物塊的最大速度是1m/sA、對(duì)物塊進(jìn)行受力分析可知,開(kāi)始時(shí)物塊受到重力、支持力和摩擦力的作用,設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為,沿斜面的方向:FNmgsin=ma 物塊運(yùn)動(dòng)后,又受到洛倫茲力的作用,加速度逐漸減小,由式可知,物塊的加速度逐漸減小,一定是FN逐漸減小,而開(kāi)始時(shí):FN=mgcos,后來(lái):FN=mgcosf洛,即洛倫茲力的方向是向上的物塊沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng),由左手定則可知,物塊帶正電故A錯(cuò)誤;B、D、物塊向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,洛倫茲力越來(lái)越大,則受到的支持力越來(lái)越小,結(jié)合式可知,物塊的加速度也越來(lái)越小,當(dāng)加速度等于0時(shí),物塊達(dá)到最大速度,此時(shí):mgsin=(mgcosf洛) 由可知,只要傳送帶的速度大于等于1m/s,則物塊達(dá)到最大速度的條件與傳送帶的速度無(wú)關(guān),所以傳送帶的速度可能是1m/s,有可能是大于1m/s,物塊可能相對(duì)于傳送帶靜止,有可能相對(duì)于傳送帶不靜止故B錯(cuò)誤,D正確;C、由以上的分析可知,傳送帶的速度不能判斷,所以若已知皮帶的長(zhǎng)度,也不能求出該過(guò)程中物塊與皮帶發(fā)生的相對(duì)位移故C錯(cuò)誤故選:D4. 【答案】(1) (2)a. b.見(jiàn)解析【命題立意】考查帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。【解析】(1)根據(jù)已知可知,帶點(diǎn)微粒在指向熒光屏中央的方向上做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間打到熒光屏上,由位移公式有,由牛頓第二定律有解得帶電微粒在y軸的負(fù)半軸上做自由落體運(yùn)動(dòng),下落高度所以微粒打在熒光屏上的位置坐標(biāo)是(0,-5cm)(2)a. 根據(jù)題意知,重力與電場(chǎng)力平衡,粒子在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)從y軸的正方向向負(fù)方向看,帶電的微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,假設(shè)微粒在軌道半徑為R,則根據(jù)幾何關(guān)系有,解得根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力,解得b.方法1:洛倫茲力與重力方向相同,電場(chǎng)力與重力和洛倫茲力的合力等大反向,微粒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),即磁場(chǎng)垂直紙面向外,電場(chǎng)豎直向上。方法2:電場(chǎng)力與重力方向相同,洛倫茲力與重力和電場(chǎng)力的合力等大反向,微粒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),即磁場(chǎng)垂直紙面向里,電場(chǎng)豎直向下。5.【答案】(1);(2);(3)【命題立意】本題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。【解析】(1)由帶電小球在第三象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)可得:帶電小球帶正電且解得:(2)帶電小球從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中,有:由幾何關(guān)系有:聯(lián)解得: 帶電小球在桿上勻速時(shí),由平衡條件有:解得:(3)帶電小球在第三象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期:帶電小球第一次在第二象限豎直上下運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為:絕緣小球b平拋運(yùn)動(dòng)垤x軸上的時(shí)間為:EQyxONB1B2aEPv0兩球相碰有:聯(lián)解得:設(shè)絕緣小球b平拋的初速度為v0,則:解得:答:(1)帶電小球a帶正電及其比荷為;(2)帶電小球a與絕緣細(xì)桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為;(3)b球的初速度為。6.【命題立意】考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】(1)(、0、) (2)見(jiàn)解析 (3)【解析】 xyzO(1)該粒子在電場(chǎng)力和重力共同作用下在xoz平面內(nèi)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t時(shí),y方向位移為0 (2分)x方向位移為 (2分)z方向加速度為 (1分)z方向位移為 (1分) 運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t時(shí),粒子所在位置的坐標(biāo)為(、0、)(2)i若該粒子沿x軸負(fù)方向勻速運(yùn)動(dòng),則洛倫茲力沿z軸負(fù)方向 必須滿(mǎn)足關(guān)系 (2分) ii若該粒子沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng),則洛倫茲力沿z軸正方向必須滿(mǎn)足關(guān)系 (2分) iii若該粒子沿y軸勻速運(yùn)動(dòng),不受洛倫茲力必須滿(mǎn)足關(guān)系 (2分) (3)該粒子恰能在此區(qū)域里以某一恒定的速度運(yùn)動(dòng),說(shuō)明所受合外力為零 此條件沿x軸分量式為,則沿z軸的分速度為 ;(2分)此條件沿z軸分量式為,則沿x軸的分速度為;(2分)設(shè)最初的速度為v,電場(chǎng)和磁場(chǎng)全消失后粒子動(dòng)能達(dá)到最小值,此時(shí)速度為水平方向,最小動(dòng)能為最初動(dòng)能的一半,說(shuō)明 (1分)所以(1分)由于 (1分)則沿y軸的分速度為 (1分)注:以上計(jì)算題按得分點(diǎn)給分,學(xué)生列綜合方程且正確則給多個(gè)對(duì)應(yīng)得分點(diǎn)的分,其它解法正確也相應(yīng)給分。7.【答案】(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小為,方向垂直紙面向里;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小為,方向垂直紙面向里;(3)粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間t為【命題立意】本題旨在考察帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【解析】(1)根據(jù)動(dòng)能定理求出粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后的速度,抓住粒子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,結(jié)合左手定則判斷出磁場(chǎng)的方向(2)根據(jù)類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向,結(jié)合幾何關(guān)系求出粒子在磁場(chǎng)中的半徑,根據(jù)半徑公式求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,通過(guò)左手定則得出磁場(chǎng)的方向(3)幾何關(guān)系得出O到磁場(chǎng)左邊界在x軸上的距離,根據(jù)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和粒子從O到磁場(chǎng)左邊界所用時(shí)間,求出總時(shí)間解:(1)設(shè)粒子從O點(diǎn)穿出時(shí)速度為v0,由動(dòng)能定理得,解得由于粒子在電磁場(chǎng)中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),粒子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡,有:qv0B1=qE,解得磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里(2)粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間,設(shè)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏向角為,有:vy=at,a=,tan=,解得=30粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度大小v=,依題意,粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,設(shè)在磁場(chǎng)中半徑為r,可得FO=2r,2r+r=OQOF=3d,解得r=d根據(jù)洛倫茲力提供向心力,解得,方向垂直紙面向里(3)由幾何關(guān)系可知,O到磁場(chǎng)左邊界在x軸上的距離為L(zhǎng)=2.5drcos60=2d,粒子從O到磁場(chǎng)左邊界所用時(shí)間,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間,在總時(shí)間t=t1+t2=8.【答案】(1);(2);(3)【命題立意】本試題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)?!窘馕觥浚?)粒子在金屬板電場(chǎng)加速時(shí) 粒子在左側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),有 a到A點(diǎn)的距離 由式解得(2)如圖甲所示,粒子在右側(cè)磁場(chǎng)中沿半徑為和的兩臨界軌道從上邊緣離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),有: 又 粒子在中間電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí) 由式解得,電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍為(3)粒子在左右磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),必須改變中間區(qū)域的電場(chǎng)方向并取定電場(chǎng)E的某一恰當(dāng)確定數(shù)值,粒子才能沿如圖乙所示的軌跡從D點(diǎn)射出由式可得:,有由式解得答:(1)a點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為;(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的取值在范圍內(nèi)時(shí)粒子能從右側(cè)磁場(chǎng)的上邊緣間離開(kāi);(3)粒子在左右兩側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間是10.【命題立意】本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】見(jiàn)解析【解析】(1)當(dāng)UMN=0時(shí)粒子沿O2O3方向射入磁場(chǎng)軌跡如圖O1,設(shè)其半徑為R1 。 由幾何關(guān)系得:R1=R (2分) (2分)解得: (1分) (2)在t=0時(shí)刻入射粒子滿(mǎn)足: (3分)解得: (2分)(3)經(jīng)分析可知所有粒子經(jīng)電場(chǎng)后其速度仍為, 當(dāng) (k=0,1,2,3.)時(shí)刻入射的粒子貼M板平行射入磁場(chǎng)軌跡如04,偏轉(zhuǎn)角為。由幾何知識(shí)可知四邊形QOPO4為菱形,故 (1分) (1分)當(dāng) (k=0,1,2,3.)時(shí)刻入射的粒子貼N板平行射入磁場(chǎng)軌跡如05 偏轉(zhuǎn)角為。 由幾何知識(shí)可知SOPO5為菱形,故 (1分) (1分) 又 (1分) 故 (1分)9.【答案】(1),方向:沿軸負(fù)方向;(2);(3)【命題立意】本題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)?!窘馕觥?1) 粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)與邊界的夾角為,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力不做功,粒子速度大小不變,仍為,由幾何關(guān)系可知,粒子第一次飛出磁場(chǎng)邊界時(shí)速度方向沿軸負(fù)方向(或水平向左,或與電場(chǎng)方向相同)(2)粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),再反向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),第二次以速度大小再次進(jìn)入磁場(chǎng)后,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為),第二次出磁場(chǎng)后。垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng),做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),軌跡如圖所示:粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:解得加速度大?。毫W与x開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏向角的正切值:沿軸方向,有:解得:粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:解得:(3) 粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)沿軸方向有:沿軸方向有:解得:,則A點(diǎn)坐標(biāo)為:粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:粒子在電場(chǎng)中先勻減速后勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:從O點(diǎn)離開(kāi)后,到經(jīng)過(guò)y軸上的A點(diǎn)總共運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:答:(1)帶電粒子第一次經(jīng)過(guò)直線(xiàn)MON時(shí)速度的大小為,方向:沿軸負(fù)方向;(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為;(3)A點(diǎn)的坐標(biāo)和粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)總共所用的時(shí)間為?!疽族e(cuò)警示】本題中粒子先在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),后進(jìn)入電場(chǎng)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),再次進(jìn)和磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng),離開(kāi)后進(jìn)入磁場(chǎng)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng);過(guò)程較為復(fù)雜,在解題時(shí)要注意作出運(yùn)動(dòng)軌跡圖,根據(jù)幾何關(guān)系確定圓的圓心及半徑;并注意類(lèi)平拋及圓周運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系。11.【答案】(1);(2);(3)【命題立意】本題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。【解析】(1)由題意可得,低速質(zhì)子速度恰好與兩場(chǎng)交界相切且與電場(chǎng)方向垂直,如下圖所示,設(shè)此時(shí)低速質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為R1,根據(jù)幾何關(guān)系可得: (1)所以R1= (2)由洛倫茲力提供向心力可得: (3)可得: (4)(2)如圖所示,到達(dá)板下方亮斑的質(zhì)子是低速質(zhì)子,其在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)圓弧所對(duì)圓心角,所以: (5) (6)解得: (7)(3)如圖所示,高速質(zhì)子軌道半徑,所以有: (8)聯(lián)立(4)(8)兩式可得: (9)由幾何關(guān)系知,高速質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心剛好位于磁場(chǎng)與電場(chǎng)邊界線(xiàn)上,質(zhì)子垂直于磁場(chǎng)與電場(chǎng)邊界線(xiàn)進(jìn)入電場(chǎng),設(shè)到達(dá)板時(shí)與A點(diǎn)豎直高度差為: (10)設(shè)低速質(zhì)子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)距離: (11)設(shè)低速質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,則 (12) (13)在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)距離: (14)聯(lián)立以上各式,可得亮斑PQ間距: (15)答:(1)此時(shí)I區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為;(2)低速質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為;(3)若質(zhì)子打到N板上時(shí)會(huì)形成亮斑,則N板上兩個(gè)亮斑之間的距離為12.【答案】(1);(2);(3)【命題立意】本試題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。【解析】:(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng),根據(jù)左手定則,粒子做的圓周運(yùn)動(dòng)后經(jīng)過(guò),根據(jù)洛倫茲力提供向心力有:,代入數(shù)據(jù)解得:故第一次經(jīng)過(guò)時(shí)的坐標(biāo)為(2)粒子第二次進(jìn)入磁場(chǎng),速度不變,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑也為,故進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)離軸的高度為,根據(jù)動(dòng)能定理,粒子到達(dá)軸的動(dòng)能有:解得,動(dòng)能為:(3)粒子運(yùn)軌跡如圖所示:因粒子第二次進(jìn)入電場(chǎng)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),故到達(dá)軸時(shí)的水平分速度為,豎直方向:解得:從類(lèi)平拋開(kāi)始,粒子第一次到達(dá)最高點(diǎn)離軸的豎直高度為:第二次到達(dá)最高點(diǎn)離軸的豎直高度為:第次到達(dá)最高點(diǎn)離軸的豎直高度為:故從類(lèi)平拋開(kāi)始,在豎直方向上往返的總路程為:故在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的豎直方向上總路程:答:(1)第一次經(jīng)過(guò)時(shí)的坐標(biāo)為;(2)第二次到達(dá)軸的動(dòng)能為;(3)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)豎直方向上的總路程為。13.【答案】(1);(2);(3)【命題立意】本題旨在考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。v0O1B1yxOB2baMNe,mO2r1r1【解析】(1)所有電子射入圓形區(qū)域后做圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑大小相等,設(shè)為,當(dāng)電子從位置處射入的電子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)進(jìn)入軸下方,則:解得:(2)設(shè)電子經(jīng)電場(chǎng)加速后到達(dá)時(shí)速度大小為, 電子在與MN間磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑為,沿軸負(fù)方向射入電場(chǎng)的電子離開(kāi)電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與水平方向成角,則: 如果電子在O點(diǎn)以速度沿軸負(fù)方向射入電場(chǎng),經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后,不能打在感光板上,則所有電子都不能打在感光板上。恰好不能打在感光板上的電子在磁場(chǎng)中的圓軌道圓心為如圖,則:感光板與ab間的最小距離:解得:,(3)如果電子在O點(diǎn)沿軸正方向射入電場(chǎng),經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后,能打在感光板上,則所有電子都能打在感光板上。恰好能打在感光板上的電子在磁場(chǎng)中的圓軌道圓心為,如圖,感光板與間的最大距離: 解得: 當(dāng)感光板與間的距離最大為時(shí),所有從O點(diǎn)到MN板的電子中,沿軸正方向射入電場(chǎng)的電子,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)。設(shè)該電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度為,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期為,時(shí)間為,則:,O3r1r1v0O1B1yxOEB2bae,mMN,運(yùn)動(dòng)最長(zhǎng)時(shí)間: 解得: ,答:(1)圓形區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為;(2)MN與板間的最小距離是;(3)MN與板間的最大距離是,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)是。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 2019-2020年高考物理專(zhuān)題匯編 專(zhuān)題4 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)A含解析 2019 2020 年高 物理 專(zhuān)題 匯編 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 帶電 粒子 復(fù)合 中的 運(yùn)動(dòng) 解析
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