2014年版高考物理8電粒子在復(fù)合場中的運動二輪典型例題目

1、訓(xùn)練8帶電粒子在復(fù)合場中的運動?？嫉?個問題1(2012·濟南市高考模擬)如圖89所示，兩塊平行金屬極板MN水平放置，板長L1 m，間距d m，兩金屬板間電壓U1×104 V；在平行金屬板右側(cè)依次存在ABC和FGH兩個全等的正三角形區(qū)域，正三角形ABC內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1，三角形的上頂點A與上金屬板M平齊，BC邊與金屬板平行，AB邊的中點P恰好在下金屬板N的右端點；正三角形FGH內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場B2，已知A、F、G處于同一直線上B、C、H也處于同一直線上AF兩點距離為 m現(xiàn)從平行金屬極板MN左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電粒子，粒子質(zhì)量m3&

2、#215;1010 kg，帶電荷量q1×104 C，初速度v01×105 m/s.圖89(1)求帶電粒子從電場中射出時的速度v的大小和方向；(2)若帶電粒子進入中間三角形區(qū)域后垂直打在AC邊上，求該區(qū)域的磁感應(yīng)強度B1；(3)若要使帶電粒子由FH邊界進入FGH區(qū)域并能再次回到FH界面，求B2應(yīng)滿足的條件圖8102(2012·課標(biāo)，25)如圖810所示，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面(紙面)在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點射入柱形區(qū)域，在圓上的b點離開該區(qū)域，離開時速度方向與直線垂直圓心O到直線的距離

3、為R.現(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強電場，同一粒子以同樣速度沿直線在a點射入柱形區(qū)域，也在b點離開該區(qū)域若磁感應(yīng)強度大小為B，不計重力，求電場強度的大小3如圖811所示，坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi)，長為L的水平軌道AB光滑且絕緣，B點坐標(biāo)為.有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球(可看成質(zhì)點)被固定在A點已知在第一象限內(nèi)分布著互相垂直的勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上，場強大小E2，磁場為水平方向(在圖中垂直紙面向外)，磁感應(yīng)強度大小為B；在第二象限內(nèi)分布著沿x軸正方向的水平勻強電場，場強大小E1.現(xiàn)將帶電小球從A點由靜止釋放，設(shè)小球所帶的電荷量不變試求：圖811(1)小球運動到B點時

4、的速度大小；(2)小球第一次落地點與O點之間的距離；(3)小球從開始運動到第一次落地所經(jīng)歷的時間4如圖812a所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，現(xiàn)將一重力不計、比荷106 C/kg的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放，經(jīng)過×105 s后，電荷以v01.5×104 m/s的速度通過MN進入其上方的勻強磁場，磁場與紙面垂直，磁感應(yīng)強度B按圖812b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時為t0時刻)求：圖812(1)勻強電場的電場強度E的大?。?2)圖b中t×105 s時刻電荷與O點的水平距離；(3)如果在O點右方d68 cm處

5、有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間(sin 37°0.60，cos 37°0.80)參考答案訓(xùn)練8帶電粒子在復(fù)合場中的運動?？嫉?個問題(計算題)1解析(1)設(shè)帶電粒子在電場中做類平拋運動時間為t，加速度為a，則：qma故a×1010m/s2，t1×105 s，豎直方向的速度為vyat×105 m/s，射出時的速度大小為v×105 m/s，速度v與水平方向夾角為，tan ，故30°，即垂直于AB方向射出(2)帶電粒子出電場時豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移yat2 m，即粒子由P點垂直AB射入磁場，由幾何關(guān)

6、系知在磁場ABC區(qū)域內(nèi)做圓周運動的半徑為R1 m，由B1qvm知：B1 T.(3)分析知當(dāng)軌跡與邊界GH相切時，對應(yīng)磁感應(yīng)強度B2最小，運動軌跡如圖所示：由幾何關(guān)系可知R21 m，故半徑R2(23)m，又B2qvm，故B2 T，所以B2應(yīng)滿足的條件為大于 T.答案見解析2解析粒子在磁場中做圓周運動設(shè)圓周的半徑為r，由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得qvBm式中v為粒子在a點的速度過b點和O點作直線的垂線，分別與直線交于c和d點由幾何關(guān)系知，線段、和過a、b兩點的圓弧軌跡的兩條半徑(未畫出)圍成一正方形因此r設(shè)x，由幾何關(guān)系得RxR 聯(lián)立式得rR再考慮粒子在電場中的運動設(shè)電場強度的大小為E，粒子在電

7、場中做類平拋運動設(shè)其加速度大小為a，由牛頓第二定律和帶電粒子在電場中的受力公式得qEma粒子在電場方向和直線方向所走的距離均為r，由運動學(xué)公式得rat2rvt式中t是粒子在電場中運動的時間聯(lián)立式得E.答案3解析(1)小球從A點運動到B點的過程中，由動能定理得mvqE1L，所以小球運動到B點時的速度大小vB .(2)小球在第一象限內(nèi)做勻速圓周運動，設(shè)半徑為R，由qBvBm得R·L，設(shè)圖中C點為小球做圓周運動的圓心，它第一次的落地點為D點，則CDR，OCOBRLLL，所以，第一次落地點到O點的距離為OD .(3)小球從A到B所需時間tAB，小球做勻速圓周運動的周期為T，由幾何關(guān)系知BCD

8、120°，小球從B到D所用的時間為tBD，所以小球從開始運動到第一次落地所經(jīng)歷的時間為tADtABtBD.答案(1)(2)(3)4解析(1)電荷在電場中做勻加速直線運動，設(shè)其在電場中運動的時間為t1，有：v0at1，Eqma，解得：E7.2×103 N/C.(2)當(dāng)磁場垂直紙面向外時，電荷運動的半徑：r5 cm，周期T1×105 s，當(dāng)磁場垂直紙面向里時，電荷運動的半徑：r23 cm，周期T2×105 s，故電荷從t0時刻開始做周期性運動，其運動軌跡如下圖所示t×105 s時刻電荷與O點的水平距離：d2(r1r2)4 cm.(3)電荷從第一次通過MN開始，其運動的周期為：T×105 s，根據(jù)電荷的運動情況可知，電荷到達擋板前運動的完整周期數(shù)為15個，此時電荷沿MN運動的距離：s15 d60 cm，則最后8