2019-2020年高考物理二輪復習 題能演練 專題3 電場和磁場 3.3 帶電粒子在復合場中的運動（含解析）.doc
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2019-2020年高考物理二輪復習 題能演練 專題3 電場和磁場 3.3 帶電粒子在復合場中的運動（含解析） 1．(xx海南單科)如圖所示，在x軸上方存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外；在x軸下方存在勻強電場，電場方向與xOy平面平行，且與x軸成45夾角．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子以初速度v0從y軸上的P點沿y軸正方向射出，一段時間后進入電場，進入電場時的速度方向與電場方向相反；又經(jīng)過一段時間T0，磁場的方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶?，大小不變．不計重力? (1)求粒子從P點出發(fā)至第一次到達x軸時所需時間； (2)若要使粒子能夠回到P點，求電場強度的最大值． 答案：(1) (2) 解析： (1)帶電粒子在磁場中做圓周運動，運動軌跡如圖所示 設運動半徑為R，運動周期為T，根據(jù)洛倫茲力公式及圓周運動規(guī)律，有qv0B＝m T＝ 依題意，粒子第一次到達x軸時，運動轉過的角度為π 所需時間為t1＝T 求得t1＝. (2)粒子進入電場后，先做勻減速運動，直到速度減小為0，然后沿原路返回做勻加速運動，到達x軸時速度大小仍為v0，設粒子在電場中運動的總時間為t2，加速度大小為a，電場強度大小為E，有qE＝ma v0＝at2 得t2＝ 根據(jù)題意，要使粒子能夠回到P點，必須滿足t2≥T0 得電場強度最大值E＝. 2.(xx重慶理綜)如圖所示，在無限長的豎直邊界NS和MT間充滿勻強電場，同時該區(qū)域上、下部分分別充滿方向垂直于NSTM平面向外和向內(nèi)的勻強磁場，磁感應強度大小分別為B和2B，KL為上下磁場的水平分界線，在NS和MT邊界上，距KL高h處分別有P、Q兩點，NS和MT間距為1.8h.質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子從P點垂直于NS邊界射入該區(qū)域，在兩邊界之間做圓周運動，重力加速度為g. (1)求電場強度的大小和方向； (2)要使粒子不從NS邊界飛出，求粒子入射速度的最小值； (3)若粒子能經(jīng)過Q點從MT邊界飛出，求粒子入射速度的所有可能值． 答案：(1) 方向豎直向上 (2)(9－6) (3)、、 解析：(1)設電場強度大小為E，由題意有mg＝qE 得E＝，方向豎直向上． 圖1 (2)如圖1所示，設粒子不從NS邊飛出的入射速度最小值為vmin，對應的粒子在上、下區(qū)域的運動半徑分別為r1和r2，圓心的連線與NS的夾角為φ 由r＝，有r1＝，r2＝＝r1 由(r1＋r2)sin φ＝r2，r1＋r1cos φ＝h 得vmin＝(9－6). (3)如圖2所示，設粒子入射速度為v，粒子在上、下方區(qū)域的運動半徑分別為r1和r2，粒子第一次通過KL時距離K點為x 圖2 由題意有3nx＝1.8h(n＝1,2,3，…) x≥ x＝ 得r1＝，n<3.5 即n＝1時，v＝ n＝2時，v＝ n＝3時，v＝. 規(guī)律探尋 帶電粒子在復合場中的運動問題，側重于應用數(shù)學工具解決物理問題方面的考查，涉及的知識面廣，綜合性強，解答方式靈活多變，還經(jīng)常以科學技術領域的具體問題為背景． 在處理分析該部分問題時，要充分挖掘題目的隱含信息，利用題目創(chuàng)設的情景，對粒子做好受力分析、運動過程分析，培養(yǎng)空間想象能力、分析綜合能力、應用數(shù)學知識處理物理問題的能力． [考題預測] 如圖所示，帶電平行金屬板相距為2R，在兩板間有垂直紙面向里、磁感應強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，與兩板及左側邊緣線相切．一個帶正電的粒子(不計重力)沿兩板間中心線O1O2從左側邊緣O1點以某一速度射入，恰沿直線通過圓形磁場區(qū)域，并從極板邊緣飛出，在極板間運動時間為t0.若撤去磁場，粒子仍從O1點以相同速度射入，則經(jīng)時間打到極板上． (1)求兩極板間電壓U及粒子的比荷． (2)若兩極板不帶電，保持磁場不變，該粒子仍沿中心線O1O2從O1點射入，欲使粒子從兩板左側間飛出，射入的速度應滿足什么條件？ 答案：(1) (2)0
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