《高考物理带电粒子在复合场中的运动解题技巧分析及练习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理带电粒子在复合场中的运动解题技巧分析及练习题.docx（42页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1 如图所示，在坐标系Oxy 的第一象限中存在沿y 轴正方向的匀强电场，场强大小为E在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里A 是 y 轴上的一点，它到坐标原点 O 的距离为 h； C 是 x 轴上的一点，到O 的距离为 L一质量为 m，电荷量为 q 的带负电的粒子以某一初速度沿x 轴方向从 A点进入电场区域，继而通过C 点进入磁场区域并再次通过 A 点，此时速度方向与 y轴正方向成锐角不计重力作用试求：（ 1）粒子经过 C 点速度的大小和方向；（ 2）磁感应强度的大小 B【来源】 2007 普通高等学校招生全国统一考试（全国卷) 理综物理部分【答案
2、】（1） arctan 2hl（2） B12mhEl 2qh2【解析】【分析】【详解】试题分析：（ 1）以 a 表示粒子在电场作用下的加速度，有qE ma 加速度沿 y 轴负方向设粒子从A 点进入电场时的初速度为v0 ，由 A 点运动到 C 点经历的时间为 t，则有： h1 at 2 2l v0t 由 式得 v0 la 2h设粒子从 C 点进入磁场时的速度为v，v 垂直于 x 轴的分量 v1 2ah 由式得： v1 v02v12qE 4h2l 22mh设粒子经过C 点时的速度方向与x 轴的夹角为，则有v1tan 由式得 arctan 2hl（2）粒子从 C 点进入磁场后在磁场中作速率为v 的圆
3、周运动若圆周的半径为R，则有 qvB m v2Ruuur uuuruuur设圆心为 P，则 PC 必与过 C 点的速度垂直，且有PC PA R 用表示 PA 与 y 轴的夹角，由几何关系得：RcosRcos h Rsinl Rsin解得h2l 22l2R4h2hl由式得： B=12mhEh2l 2q2 如图，绝缘粗糙的竖直平面MN 左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B一质量为m、电荷量为 q 的带正电的小滑块从 A 点由静止开始沿 MN 下滑，到达 C 点时离开 MN 做曲线运动 A、C 两点间距离为 h，重力加
4、速度为 g（1）求小滑块运动到C 点时的速度大小vc；（2）求小滑块从A 点运动到C 点过程中克服摩擦力做的功W f；（3）若 D 点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D 点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P 点已知小滑块在D 点时的速度大小为 vD，从 D 点运动到 P 点的时间为 t，求小滑块运动到 P 点时速度的大小 vp.【来源】 2015 年全国普通高等学校招生统一考试物理（福建卷带解析)【答案】（ 1） E/B （ 2）（ 3）【解析】【分析】【详解】小滑块到达 C点时离开 MN ，此时与 MN间的作用力为零，对小滑块受力分析
5、计算此时的速度的大小；由动能定理直接计算摩擦力做的功 Wf；撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，根据分运动计算最后的合速度的大小；（1）由题意知，根据左手定则可判断，滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力，当洛伦兹力等于电场力 qE时滑块离开 MN 开始做曲线运动，即 Bqv qEE解得： vB（2）从 A到 C根据动能定理： mghW f1mv2022解得： Wf mgh1 m E22B（3）设重力与电场力的合力为F，由图意知，在 D点速度 vD的方向与 F地方向垂直，从 D到P做类平抛运动，在F方向做匀加速运动a=F/m， t 时间内在 F方向的位移为 x1 at 22从D到 P，根据动能定理
6、：a1a50，其中1 mv1242联立解得： vPmg(qE) 2t 2vD2m2【点睛】解决本题的关键是分析清楚小滑块的运动过程，在与 MN 分离时，小滑块与 MN 间的作用力为零，在撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，根据滑块的不同的运动过程逐步求解即可3 如图所示，两条竖直长虚线所夹的区域被线段MN 分为上、下两部分，上部分的电场方向竖直向上，下部分的电场方向竖直向下，两电场均为匀强电场且电场强度大小相同。挡板 PQ 垂直 MN 放置，挡板的中点置于N 点。在挡板的右侧区域存在垂直纸面向外的匀强磁场。在左侧虚线上紧靠M 的上方取点A，一比荷q5的带正电粒子，从A 点=5 10C/kgm3MN
7、 方向射入电场，该粒子恰好从P 点离开电场，经过磁场以 v0=2 10m/s 的速度沿平行的作用后恰好从 Q 点回到电场。已知 MN 、 PQ 的长度均为 L=0.5m，不考虑重力对带电粒子的影响，不考虑相对论效应。(1)求电场强度 E 的大小；(2)求磁感应强度B 的大小；(3)在左侧虚线上M 点的下方取一点 C，且 CM=0.5m，带负电的粒子从C 点沿平行 MN 方向射入电场，该带负电粒子与上述带正电粒子除电性相反外其他都相同。若两带电粒子经过磁场后同时分别运动到Q 点和 P 点，求两带电粒子在A、C 两点射入电场的时间差。【来源】【市级联考】陕西省榆林市2019 届高三第二次理科综合模
8、拟试题（物理部分)【答案】 (1) 16 N / C (2) 1.610 2 T(3)3.910 4 s【解析】【详解】（1）带正电的粒子在电场中做类平抛运动，有：L=v 0tL1 qE t 222 m解得 E=16N/C，则： tanv0（2）设带正电的粒子从P 点射出电场时与虚线的夹角为qE tm可得 =450 粒子射入磁场时的速度大小为v=2 v0粒子在磁场中做匀速圆周运动：qvBm v2r由几何关系可知r2 L2解得 B=1.6 10-2T（3）两带电粒子在电场中都做类平抛运动，运动时间相同；两带电粒子在磁场中都做匀速3圆周运动，带正电的粒子转过的圆心角为，带负电的粒子转过的圆心角为；
9、两带电22粒子在 AC 两点进入电场的时间差就是两粒子在磁场中的时间差；若带电粒子能在匀强磁场中做完整的圆周运动，则其运动一周的时间2 r2 mT；vqB带正电的粒子在磁场中运动的时间为：t13 T5.910 4 s ；4带负电的粒子在磁场中运动的时间为：t21 T2.010 4 s4带电粒子在AC 两点射入电场的时间差为tt1t23.910 4 s4 如图所示，在 xOy 坐标平面的第一象限内有一沿y 轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场，现有一质量为m、电量为 +q 的粒子（重力不计）从坐标原点 O 射入磁场，其入射方向与x 的正方向成 45 角当粒子运动到电场中坐
10、标为（3L，L）的 P 点处时速度大小为v0 ，方向与 x 轴正方向相同求：（1）粒子从 O 点射入磁场时的速度 v；（2）匀强电场的场强 E0和匀强磁场的磁感应强度0B （3）粒子从O 点运动到 P 点所用的时间【来源】海南省海口市海南中学2018-2019 学年高三第十次月考物理试题【答案】（ 1） 2v0 ；（ 2） 2mv0 ；（ 3） (8) LLq4v0【解析】【详解】解： (1)若粒子第一次在电场中到达最高点P ，则其运动轨迹如图所示，粒子在O 点时的速度大小为 v ， OQ 段为圆周， QP 段为抛物线，根据对称性可知，粒子在Q 点时的速度大小也为 v ，方向与 x 轴正方向成
11、45角，可得： v0 vcos45解得： v2v0(2)在粒子从 Q 运动到 P 的过程中，由动能定理得：qEL1mv021mv222mv02解得： E2qL又在匀强电场由 Q 到 P 的过程中，水平方向的位移为：xv0t1竖直方向的位移为：v0y2 t1L可得： xQP 2L ， OQL由 OQ 2R cos45，故粒子在 OQ 段圆周运动的半径：Rmv2 L 及 R2qB2mv解得： B0qL(3)在 Q 点时， vyv0tan45v0设粒子从由 Q 到 P 所用时间为t1L2Lt1 ，在竖直方向上有：v0v02L粒子从 O 点运动到 Q 所用的时间为： t 24v0则粒子从 O 点运动到
12、 P 点所用的时间为： t 总 t1t22LL(8) Lv04v04v05 如图纸面内的矩形ABCD区域存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，对边ABCD、AD BC，电场方向平行纸面，磁场方向垂直纸面，磁感应强度大小为B.一带电粒子从 AB上的 P 点平行于纸面射入该区域，入射方向与AB 的夹角为 （0 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B=0.9 B0，求荧光屏上有粒子到达的范围？【来源】江苏省扬州市高邮市2018 2019 学年度第二学期高三年级阶段性物理调研试题【答案】（ 1）（2）（ 3）【解析】【分析】由运动方向通过几何关系求得半径，进而由洛伦兹力作向心力求得速度；再由几何关系求得半径，由洛伦兹力作向心力联立两式求得粒子速度，应用动能定理求得加速电压；先通过几何关系求