《2019年高三物理一轮复习二模三模试题分项解析专题11带电粒子在电磁场中的运动第01期含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高三物理一轮复习二模三模试题分项解析专题11带电粒子在电磁场中的运动第01期含解析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、带电粒子在电磁场中运动带电粒子在电磁场中运动 一计算题一计算题 1. （2019 全国考试大纲调研卷 3）如图所示，在两块水平金属极板间加有电 压U构成偏转电场，一束比荷 为带正电的粒子流（重力不计），以速度vo=104m/s 沿 水平方向从金属极板正中间射入两 板。粒子经电 场偏转后进入一具有理想边界的半圆形变化磁场 区域，O为圆心，区域直径 AB 长度为L=1m， AB 与水平方向成 45角。区域内有按如图所示规 律作周期性变化的磁场，已知 B0=0. 5T，磁场方向 以垂 直于纸面向外为正。粒子经偏转电场后，恰好从下极板边缘O点与水平方向成 45斜向下射入磁场。求： （1）两金属极板间的
2、电压U是多大？ （2）若To=05s，求t=0s 时刻射人磁场的带电粒子在磁场中运动的时间t和离开磁场的位置。 （3）要使所有带电粒子通过O点后的运动过程中 不再从 AB 两点间越过，求出磁场的变化周期Bo，To应满 足的条件。 【参考答案】（1）100V （2），射出点在 AB 间离 O 点（3） 【名师解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，从 O 点射出使速度 代入数据得U=100V （2） 粒子在磁场中经过半周从 OB 中穿出，粒子在磁场中运动时间 射出点在 AB 间离 O 点 2.（2019 江苏高邮市第二学期质检）如图所示，半径为r的圆形匀强磁场区域与x轴相切于坐标系的原 点O，磁感
3、应强度为B0，方向垂直于纸面向外磁场区域右侧有一长方体加速管，加速管底面宽度为 2r， 轴线与x轴平行且过磁场区域的圆心， 左侧的电势比右侧高 在加速管出口下侧距离 2r处放置一宽度为 2r 的荧光屏加速管右侧存在方向垂直于纸面向外磁感应强度也为B0的匀强磁场区域在O点处有一个粒 子源，能沿纸面向y0 的各个方向均匀地发射大量质量为m、带电荷量为q且速率相同的粒子，其中沿y轴 正方向射入磁场的粒子，恰能沿轴线进入长方形加速管并打在荧光屏的中心位置（不计粒子重力及其相 互作用） （1）求粒子刚进入加速管时的速度大小 v0； （2）求加速电压 U； （3）若保持加速电压 U 不变，磁场的磁感应强度
4、B=0.9 B0，求荧光屏上有粒子到达的范围？ （2）粒子在磁场区域的轨道半径为 2 2Rr 2 2 v Bqvm R 又B= B0 0 2vv （2 分） 由动能定理得 （3 分） （3） 粒子经磁场区域后， 其速度方向均与x轴平行 ； 经证明可知 ： OO1CO2是菱形， 所以CO2和y轴平行，v 和x轴平行 磁场的磁感应强度B2减小 10%，即 ，（2 分） 荧光屏上方没有粒子到达的长度为 （2分） 即荧光屏上有粒子到达的范围是：距上端 处到下端，总长度（2 分） 3.(14 分)（2019 广东广州天河区二模）如图所示，在 x 轴上方存在匀强磁场，磁感应强度为 B，方向垂直 纸面向里。
5、在 x 轴下方存在匀强电场，方向垂直 x 轴向上。一个质量为 m、电荷量为 q、重力不计的带正电 粒子从 y 轴上的 a(0，h)点沿 y 轴正方向以某初速度开始运动，一段时间后，粒子与 x 轴正方向成 45进 入电场，经过 y 轴的 b 点时速度方向恰好与 y 轴垂直。求： (1)粒子在磁场中运动的轨道半径 r 和速度大小 v； (2)匀强电场的电场强度大小 E； (3)粒子从开始到第三次经过 x 轴的时间 t。 【名师解析】(1)根据题意,大致画出粒子在复合场中的运动轨迹,如图所示 由几何关系得rcos 45=h （1 分） 2rh （1 分） 由牛顿第二定律得qBv= 2 v m r （
6、1 分） 解得v= 2qBh m （1 分） (3)粒子在磁场中运动的周期T= 2 r v = 2 m Bq （1 分） 第一次经过x轴的时间t1= 5 8 T= 5 4 m Bq （1 分） 在电场中运动的时间t2=2t= 2( 21)m qB （1 分） 从第二次经过x轴到第三次经过x轴的时间t3= 3 4 T= 3 2 m Bq （1 分） 则总时间t=t1+t2+t3= （1 分） 4 (16 分)（2019 江苏泰州期末） 如图所示， 半径为 a 的圆内有一固定的边长为 1.5a 的等边三角形框架 ABC， 框架中心与圆心 重合，S 为位于 BC 边中点处的狭缝三角形框架内有一水平放
7、置带电的平行金属板， 框架与圆之间存在磁感应强度大小为 B，方向垂直纸面向里的匀强磁场一束质量为 m、电量为 q，不计重 力的带正电的粒子，从 P 点由静止经两板间电场加速后通过狭缝 S，垂直 BC 边向下进入磁场并发生偏 转忽略粒子与框架碰撞时能量与电量损失求： (1) 要使粒子进入磁场后第一次打在 SB 的中点，则加速电场的电压为多大？ (2) 要使粒子最终仍能回到狭缝 S，则加速电场电压满足什么条件？ (3) 回到狭缝 S 的粒子在磁场中运动的最短时间是多少？ 【名师解析】 (1) 粒子在电场中加速，qU mv2 (2分) 1 2 粒子在磁场中偏转，qvB (2 分) mv2 r r (
8、1 分) 3a 16 解得 Ur2.(1 分) qB2 2m 9qB2a2 512m 解得 n3.3，即 n4，5，6 (1 分) 得加速电压 U(n4，5，6，)(1 分) 9qB2 32m a2 （2n1）2 (3) 粒子在磁场中运动周期为 T qvB，T mv2 r 2r v 解得 T (2 分) 2m qB 当 n4 时，时间最短， (1 分) 即 tmin36 3 TT (1 分) T 2 5 6 23 2 解得 tmin23.(1 分) m qB 5（16 分）（2019 江苏无锡一模）如图所示，同轴圆形区域内、外半径分别为R1=1m、R2=m，半径为 R1 的圆内分布着B1=2.
9、0T 的匀强磁场，方向垂直于纸面向外；外面环形磁场区域分布着B2=0.5T的匀强磁场， 方向垂直于纸面向内。一对平行极板竖直放置，极板间距d=3cm，右极板与环形磁场外边界相切，一带 正电的粒子从平行极板左板P点由静止释放， 经加速后通过右板小孔Q， 垂直进入环形磁场区域。 已知点P、Q、 O在同一水平线上，粒子比荷 =4107C/kg，不计粒子的重力，且不考虑粒子的相对论效应。求：（1）要 使粒子不能进入中间的圆形磁场区域， 粒子在磁场中的轨道半径满足什么条件？（2） 若改变加速电压大小， 可使粒子进入圆形磁场区域，且能竖直通过圆心O，则加速电压为多大？（3）从 P 出发开始计时，在满足 第
10、（2）问的条件下，粒子到达 O 点的时刻？ 【名师解析】. (1) 粒子刚好不进入中间磁场时轨迹如图所示， 设此时粒子在磁场中运动的半径为 r1，在RtQOO1，中有 r R (r1R1)2(2 分) 2 12 2 代入数据解得 r11 m， 粒子不能进入中间磁场，所以轨道半径 r11 m(1 分) (2) 轨迹如图，由于 O、O3、Q 共线且水平，粒子在两磁场中的半径分别为 r2、r3， 洛伦兹力不做功，故粒子在内外磁场的速率不变 由 qvBmv 2 r 得 r(1 分) mv qB 易知 r34 r2 且满足(r2r3)2(R2r2)2r (1 分) 2 3 解得 r2 m，r3 m(2
11、分) 3 4 3 又由动能定理有 qU mv2(2 分) 1 2 代入数据解得 U3107 V(1 分) 考虑到周期性运动，t总t1t2k(2t12t2)6.110812.2108k(s)(k0，1，2，3，)(2 分) 6 （18 分） （2019 河南南阳一中第 10 次目标考试） 如图所示， 在一半径为 R， 半圆形区域内 （O 为圆心， PQ 边为直径）有垂直纸面向外的匀强磁场（图中没画出），PQ 上方是电场强度为 E 的匀强电场现有一质量 为 m，电量为 q 的带正电粒子从静止开始匀强电场中的 A 点释放，从 O 点垂直于 AB 进入磁场，已知 OA 的距 离也为 R，不计重力与空气阻力的影响 （1）求粒子经电场加速射入磁场时的速度； （2）若要进入磁场的粒子不从圆弧边界离开磁场，求磁感应强度 B 的最小值； （3）若磁感应强度 B，求带电粒子从静止开始运动到达圆弧边界的时间 （3）设粒子运动圆周半径为 r，粒子的圆周轨迹如下图所示： 在电场中从 A 到 O 匀加速，得 带电粒子在电场中的运动时间 带电粒子在磁场中的运动时间 带电粒子从静止开始运动到达圆弧边界的时间