《江苏省2020版高考物理三轮复习精练：练习：热点18电磁学综合题（带电粒子在复合场中的运动）练习（含解析）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省2020版高考物理三轮复习精练：练习：热点18电磁学综合题（带电粒子在复合场中的运动）练习（含解析）.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 - 1 - 页 共 7 页 热点 18 电磁学综合题(带电粒子在复合场中的运动)热点 18 电磁学综合题(带电粒子在复合场中的运动) (建议用时：20 分钟) 1 (2019盐城高三三模)反射式速调管是常用的微波器件之一， 它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类 似已知静电场的方向平行于x轴，其电势随x的分布如图所示一质量m 1.01020 kg、电荷量q1.0109 C的带负电的粒子从(1 cm， 0)点 由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动忽略粒子的重力等因素求： (1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比； E1 E2 (2)该粒子运动的最大
2、动能Ekm； (3)该粒子运动的周期T. 2如图所示，在直角坐标系xOy平面的第一、四象限内各有一个边长为L的正方形匀强 磁场区域，第二、三象限区域内各有一个高L，宽 2L的长方形匀强磁场，其中在第二象限内 有垂直坐标平面向外的匀强磁场，第一、三、四象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，各 磁场的磁感应强度大小均相等，第一象限的xL、Ly2L的区域内，有沿y轴正方向的匀强 电场现有一质量为m、电荷量为q的带负电粒子从坐标(L，)处以初速度v0沿x轴负方向 3L 2 射入电场，射出电场时通过坐标(0，L)点，不计粒子重力 第 - 2 - 页 共 7 页 (1)求电场强度大小E； (2)为使粒子进入
3、磁场后途经坐标原点O到达坐标(L，0)点，求匀强磁场的磁感应强度 大小B； (3)求第(2)问中粒子从进入磁场到坐标(L，0)点所用的时间 3 (2019南京师大附中质检)如图所示， 在真空室内的P点， 能沿纸面向各个方向不断发射电荷量为q、质量为m的粒子(不计重 力)，粒子的速率都相同ab为P点附近的一条水平直线，P到直线ab的距 离PCL，Q为直线ab上一点，它与P点相距PQL.当直线ab以上区 5 2 域只存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场时，水平向左射出的粒子恰到达Q点 ；当ab以上 区域只存在平行该平面的匀强电场时，所有粒子都能到达ab直线，且它们到达ab直线时动 能都相等，
4、其中水平向左射出的粒子也恰好到达Q点已知sin 370.6，cos 370.8，求： (1)粒子的发射速率； (2)匀强电场的场强大小和方向； (3)仅有磁场时，能到达直线ab的粒子所用最长时间和最短时间的比值 第 - 3 - 页 共 7 页 热点 18 电磁学综合题 (带电粒子在复合场中的运动) 1解析：(1)由题图可知： x轴左侧电场强度大小 E1 V/m2.0103 V/m 20 1 102 x轴右侧电场强度大小 E2 V/m4.0103 V/m 20 0.5 102 所以 . E1 E2 1 2 (2)粒子运动到原点时速度最大，根据动能定理有qE1xEkm 其中x1.0102 m 联立
5、式并代入数据可得 Ekm2.0108 J (3)设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为t1、t2，在原点时的速度为vm，由运动学公 式有vmt1 qE1 m vmt2 qE2 m 第 - 4 - 页 共 7 页 又Ekmmv 1 2 2 m T2(t1t2) 联立式并代入数据可得 T3.0108 s. 答案：(1) (2)2.0108 J 1 2 (3)3.0108 s 2解析：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动有：Lv0t， at2，qEma L 2 1 2 联立解得：E. mv qL (2)粒子进入磁场时，速度方向与y轴负方向夹角的正切值 tan 1 vx vy 速度大小vv0 v0 sin
6、 2 设x为每次偏转圆弧对应的弦长， 根据运动的对称性， 粒子能到达(L， 0)点， 应满足L2nx， 其中n1、 2、 3， 粒子轨迹如图甲所示， 偏转圆弧对应的圆心角为； 当满足L(2n1)x 2 时，粒子轨迹如图乙所示 若轨迹如图甲， 设圆弧的半径为R， 圆弧对应的圆心角为.则有xR， 此时满足L2nx， 2 2 联立可得：R L 2 2 n 洛伦兹力提供向心力，则有： qvBmv 2 R 得：B(n1、2、3) 4nmv0 qL 若轨迹如图乙，设圆弧的半径为R，圆弧对应的圆心角为. 2 第 - 5 - 页 共 7 页 则有xR，此时满足L(2n1)x，联立可得：R2 L （2n1） 2
7、 洛伦兹力提供向心力， 则有：qvBmv 2 R 得：B(n1、2、3) 2（2n1）mv0 qL 所以为使粒子进入磁场后途经坐标原点O到达坐标(L，0)点，匀强磁场的磁感应强度 大小B(n1、2、3)或B(n1、2、3) 4nmv0 qL 2（2n1）mv0 qL (3)若轨迹如图甲， 粒子从进入磁场到从坐标(L， 0)点射出磁场过程中， 圆心角的总和 2n22n，则 2 tT. 2n 2 2nm qB L 2v0 若轨迹如图乙， 粒子从进入磁场到从坐标(L， 0)点射出磁场过程中， 圆心角的总和(2n 1)2(4n2)，则 tT （4n2） 2 （4n2）m qB L v0 所以粒子从进入
8、磁场到坐标(L，0)点所用的时间为或. L 2v0 L v0 答案：(1) (2)B(n1、2、3)或B(n1、2、3) mv qL 4nmv0 qL 2（2n1）mv0 qL (3)或 L 2v0 L v0 3解析：(1)设粒子做匀速圆周运动的半径为R，过O作PQ的垂线交PQ于A点，如图甲 所示： 由几何知识可得 PC PQ QA QO 代入数据可得粒子轨迹半径 RQO5L 8 洛伦兹力提供向心力Bqvmv 2 R 第 - 6 - 页 共 7 页 解得粒子发射速度为v. 5BqL 8m (2)真空室只加匀强电场时，由粒子到达ab直线的动能相等，可知ab为等势面，电场方 向垂直ab向下 水平向
9、左射出的粒子经时间t到达Q点，在这段时间内CQ vt L 2 PCLat2 1 2 式中aqE m 解得电场强度的大小为E. 25qLB2 8m (3)只有磁场时，粒子以O1为圆心沿圆弧PD运动，当圆弧和直线ab相切于D点时，粒子 速度的偏转角最大，对应的运动时间最长，如图乙所示据图有 sin LR R 3 5 解得37 故最大偏转角max233 粒子在磁场中运动最大时长t1T max 360 式中T为粒子在磁场中运动的周期 粒子以O2为圆心沿圆弧PC运动的速度偏转角最小，对应的运动时间最短据图乙有 sin L/2 R 4 5 解得53 速度偏转角最小为min106 故最短时长t2T min 360 因此，粒子到达直线ab所用最长时间和最短时间的比值. t1 t2 max min 233 106 答案：(1) (2) 电场方向垂直ab向下 (3) 5BqL 8m 25B2qL 8m 233 106 第 - 7 - 页 共 7 页