高中物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題知識(shí)歸納總結(jié)word

高中物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題知識(shí)歸納總結(jié)word一、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)壓軸題1．如圖，ABD為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB段是水平的，BD段為半徑R=0.25m的半圓,兩段軌道相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道處在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)大小E=5.0×103V/m。一不帶電的絕緣小球甲，以速度v0沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng)，與靜止在B點(diǎn)帶正電的小球乙發(fā)生彈性碰撞。已知甲、乙兩球的質(zhì)量均為m=1.0×10-2kg，乙所帶電荷量q=2.0×10-5C，g取10m/s2。(水平軌道足夠長，甲、乙兩球可視為質(zhì)點(diǎn)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程無電荷轉(zhuǎn)移)（1）甲乙兩球碰撞后，乙恰能通過軌道的最高點(diǎn)D，求乙球在B點(diǎn)被碰后的瞬時(shí)速度大小；（2）在滿足1的條件下，求甲的速度v0；（3）甲仍以中的速度v0向右運(yùn)動(dòng)，增大甲的質(zhì)量，保持乙的質(zhì)量不變，求乙在軌道上的首次落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離范圍?！緛碓础克拇ㄊ≠Y陽市高中（2018屆)2015級(jí)高三課改實(shí)驗(yàn)班12月月考理綜物理試題【答案】（1）5m/s；（2）5m/s；（3）。【解析】【分析】【詳解】（1）對(duì)球乙從B運(yùn)動(dòng)到D的過程運(yùn)用動(dòng)能定理可得乙恰能通過軌道的最高點(diǎn)D，根據(jù)牛頓第二定律可得聯(lián)立并代入題給數(shù)據(jù)可得=5m/s（2）設(shè)向右為正方向，對(duì)兩球發(fā)生彈性碰撞的過程運(yùn)用動(dòng)量守恒定律可得根據(jù)機(jī)械能守恒可得聯(lián)立解得，m/s（3）設(shè)甲的質(zhì)量為M，碰撞后甲、乙的速度分別為、，根據(jù)動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律有聯(lián)立得分析可知：當(dāng)M=m時(shí)，vm取最小值v0；當(dāng)M?m時(shí)，vm取最大值2v0可得B球被撞后的速度范圍為設(shè)乙球過D點(diǎn)的速度為，由動(dòng)能定理得聯(lián)立以上兩個(gè)方程可得設(shè)乙在水平軌道上的落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為，則有所以可得首次落點(diǎn)到B點(diǎn)的距離范圍2．在如圖所示的豎直平面內(nèi),水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r=m的光滑圓弧軌道分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),GH與水平面的夾角θ=37°．過G點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.25T;過D點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,電場強(qiáng)度E=1×104N/C．小物體P1質(zhì)量m=2×10-3kg、電荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)D點(diǎn)后撤去推力．當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點(diǎn)時(shí),不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放,經(jīng)過時(shí)間t=0.1s與P1相遇．P1和P2與軌道CD、GH間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物體電荷量保持不變,不計(jì)空氣阻力．求:(1)小物體P1在水平軌道CD上運(yùn)動(dòng)速度v的大小;(2)傾斜軌道GH的長度s．【來源】【全國百強(qiáng)?！?017屆浙江省溫州中學(xué)高三3月高考模擬物理試卷（帶解析)【答案】（1）4m/s（2）0.56m【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)小物體P1在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v，受到水平外力F，重力mg，支持力N，豎直向上的洛倫茲力F1，滑動(dòng)摩擦力f則F1=qvB①，②勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體處于平衡狀態(tài)；③解得m/s④說明：①③各1分，②④各2分(2)設(shè)物體P1在G點(diǎn)的速度為，由于洛倫茲力不做功由動(dòng)能定理知⑤解得速度m/s小物體P1在GH上運(yùn)動(dòng)受到水平向右的電場力qE，重力mg，垂直斜面支持力N1，沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力f1設(shè)加速度為由牛頓第二定律有，，⑥解得m/s2小物體P1在GH上勻加速向上運(yùn)動(dòng)=0.55m⑦小物體P2在GH上運(yùn)動(dòng)受到重力m2g，垂直斜面支持力N2，沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力f2，加速度為則⑧解得m/s2小物體P2在GH上勻加速向下運(yùn)動(dòng)=0.01m⑨故軌道長⑩所以s=0.56m⑾3．在如圖甲所示的直角坐標(biāo)系中，兩平行極板MN垂直于y軸，N板在x軸上且其左端與坐標(biāo)原點(diǎn)O重合，極板長度l=0.08m，板間距離d=0.09m，兩板間加上如圖乙所示的周期性變化電壓，兩板間電場可看作勻強(qiáng)電場．在y軸上(0，d/2)處有一粒子源，垂直于y軸連續(xù)不斷向x軸正方向發(fā)射相同的帶正電的粒子，粒子比荷為=5×107C／kg，速度為v0=8×105m/s．t=0時(shí)刻射入板間的粒子恰好經(jīng)N板右邊緣打在x軸上.不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用，求:(1)電壓U0的大??；(2)若沿x軸水平放置一熒光屏，要使粒子全部打在熒光屏上，求熒光屏的最小長度；(3)若在第四象限加一個(gè)與x軸相切的圓形勻強(qiáng)磁場，半徑為r=0.03m，切點(diǎn)A的坐標(biāo)為(0.12m，0)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=，方向垂直于坐標(biāo)平面向里．求粒子出磁場后與x軸交點(diǎn)坐標(biāo)的范圍．【來源】【市級(jí)聯(lián)考】山東省濟(jì)南市2019屆高三第三次模擬考試?yán)砭C物理試題【答案】(1)(2)(3)【解析】【分析】【詳解】(1)對(duì)于t=0時(shí)刻射入極板間的粒子：解得：(2)時(shí)刻射出的粒子打在x軸上水平位移最大：所放熒光屏的最小長度即：(3)不同時(shí)刻射出極板的粒子沿垂直于極板方向的速度均為vy.速度偏轉(zhuǎn)角的正切值均為：即：所有的粒子射出極板時(shí)速度的大小和方向均相同.由分析得，如圖所示，所有粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)后發(fā)生磁聚焦由磁場中的一點(diǎn)B離開磁場.由幾何關(guān)系，恰好經(jīng)N板右邊緣的粒子經(jīng)x軸后沿磁場圓半徑方向射入磁場，一定沿磁場圓半徑方向射出磁場；從x軸射出點(diǎn)的橫坐標(biāo)：.由幾何關(guān)系，過A點(diǎn)的粒子經(jīng)x軸后進(jìn)入磁場由B點(diǎn)沿x軸正向運(yùn)動(dòng).綜上所述，粒子經(jīng)過磁場后第二次打在x軸上的范圍為：4．在平面直角坐標(biāo)系中，第Ⅱ、Ⅲ象限軸到直線范圍內(nèi)存在沿軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小，第I、Ⅳ象限以為圓心，半徑為的圓形范圍內(nèi)，存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度.大量質(zhì)量為，電荷量的帶正電的粒子從上任意位置由靜止進(jìn)入電場．已知直線到y(tǒng)軸的距離也等于．不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度大小；（2）若某個(gè)粒子出磁場時(shí)速度偏轉(zhuǎn)了，則該粒子進(jìn)入電場時(shí)到軸的距離h多大？（3）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間．【來源】天津市耀華中學(xué)2019屆高三高考二模物理試題【答案】（1）2000m/s（2）0.2m（3）【解析】【詳解】（1）粒子在電場中加速，則有：解得：（2）在磁場中，有：解得：即正好等于磁場半徑，如圖，軌跡圓半徑與磁場圓半徑正好組成一個(gè)菱形由此可得（3）無論粒子從何處進(jìn)入磁場，（2）中菱形特點(diǎn)均成立，所有粒子均從同一位置射出磁場，故5．如圖所示，直線y=x與y軸之間有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場，直線x=d與y=x間有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度，另有一半徑R=1.0m的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向垂直坐標(biāo)平面向外，該圓與直線x=d和x軸均相切，且與x軸相切于S點(diǎn)．一帶負(fù)電的粒子從S點(diǎn)沿y軸的正方形以速度進(jìn)入圓形磁場區(qū)域，經(jīng)過一段時(shí)間進(jìn)入磁場區(qū)域，且第一次進(jìn)入磁場時(shí)的速度方向與直線y=x垂直．粒子速度大小，粒子的比荷為，粒子重力不計(jì)．求：(1)粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑r；(2)坐標(biāo)d的值；(3)要使粒子無法運(yùn)動(dòng)到x軸的負(fù)半軸，則磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件；(4)在(2)問的基礎(chǔ)上，粒子從開始進(jìn)入圓形磁場至第二次到達(dá)直線y=x上的最長時(shí)間（，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.【來源】天津市濱海新區(qū)2019屆高三畢業(yè)班質(zhì)量監(jiān)測理科綜合能力測試物理試題【答案】(1)r=1m(2)(3)或(4)【解析】【詳解】解：(1)由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)可得：解得粒子運(yùn)動(dòng)的半徑：(2)粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場以后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的水平位移為，豎直位移為水平方向：豎直方向：聯(lián)立解得：，由圖示幾何關(guān)系得：解得：(3)若所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，粒子恰好垂直打在軸上，粒子在磁場運(yùn)動(dòng)半徑為由如圖所示幾何關(guān)系得：由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)可得：解得：若所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與軸相切，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)半徑為由如圖所示幾何關(guān)系得：由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)可得：解得綜上，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件為或(4)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，則有：解得：6．如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)有兩個(gè)同心圓,圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)O,小圓內(nèi)部(I區(qū))和兩圓之間的環(huán)形區(qū)域(Ⅱ區(qū))存在方向均垂直xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),I、Ⅱ區(qū)域磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B、2B。a、b兩帶正電粒子從O點(diǎn)同時(shí)分別沿y軸正向、負(fù)向運(yùn)動(dòng),已知粒子a質(zhì)量為m、電量為q、速度大小為v,粒子b質(zhì)量為2m、電量為2q、速度大小為v/2,粒子b恰好不穿出1區(qū)域,粒子a不穿出大圓區(qū)域,不計(jì)粒子重力,不計(jì)粒子間相互作用力。求:(1)小圓半徑R1；(2)大圓半徑最小值(3)a、b兩粒子從O點(diǎn)出發(fā)到在x軸相遇所經(jīng)過的最短時(shí)間t(不考慮a、b在其它位置相遇)。【來源】重慶市2019屆4月調(diào)研測試（第二次診斷性考試)理綜試卷物理試題【答案】(1)(2)(3)【解析】【詳解】解：(1)粒子b在Ⅰ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：由粒子b恰好不穿出Ⅰ區(qū)域：解得：(2)設(shè)a在Ⅰ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：解得：設(shè)a在Ⅱ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)洛倫磁力提供向心力有：解得：設(shè)大圓半徑為，由幾何關(guān)系得：所以，大圓半徑最小值為：(3)粒子a在Ⅰ區(qū)域的周期為，Ⅱ區(qū)域的周期為粒子a從O點(diǎn)出發(fā)回到O點(diǎn)所經(jīng)過的最短時(shí)間為：解得：粒子b在Ⅰ區(qū)域的周期為：討論：①如果a、b兩粒子在O點(diǎn)相遇，粒子a經(jīng)過時(shí)間：n=1，2，3…粒子b經(jīng)過時(shí)間：k=1，2，3…時(shí)，解得：當(dāng)，時(shí)，有最短時(shí)間：②設(shè)粒子b軌跡與小圓相切于P點(diǎn)，如果a粒子在射出小圓時(shí)與b粒子在P點(diǎn)相遇則有：n=1，2，3…粒子b經(jīng)過時(shí)間：k=1，2，3…時(shí)，解得：ab不能相遇③如果a粒子在射入小圓時(shí)與b粒子在P點(diǎn)相遇則有：n=1，2，3…粒子b經(jīng)過時(shí)間：k=1，2，3…時(shí)，解得：ab不能相遇a、b兩粒子從O點(diǎn)出發(fā)到在x軸相遇所經(jīng)過的最短時(shí)間為7．如圖所示，一靜止的電子經(jīng)過電壓為U的電場加速后，立即射入偏轉(zhuǎn)勻強(qiáng)電場中，射入方向與偏轉(zhuǎn)電場的方向垂直，射入點(diǎn)為A，最終電子從B點(diǎn)離開偏轉(zhuǎn)電場。已知偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上（如圖所示），電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，重力忽略不計(jì)。求：（1）電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度v0；（2）若將加速電場的電壓提高為原來的2倍，使電子仍從B點(diǎn)經(jīng)過，則偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E1應(yīng)該變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮浚?）若在偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域加上垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，使電子從A點(diǎn)射入該相互垂直的電場和磁場共同存在的區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng)，求所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。【來源】【區(qū)級(jí)聯(lián)考】北京市順義區(qū)2019屆高三第二次統(tǒng)練理綜物理試題【答案】（1）（2）2倍（3）【解析】【詳解】（1）電子在電場中的加速，由動(dòng)能定理得：所以，（2）設(shè)電子的水平位移為x，電子的豎直偏移量為y，則有：聯(lián)立解得：根據(jù)題意可知x、y均不變，當(dāng)U增大到原來的2倍，場強(qiáng)E也增大為原來的2倍。（3）電子做直線運(yùn)動(dòng)解得：8．如圖，為一除塵裝置的截面圖，塑料平板M.N的長度及它們間距離均為d．大量均勻分布的帶電塵埃以相同的速度vo進(jìn)入兩板間，速度方向與板平行，每顆塵埃的質(zhì)量均為m，帶電量均為-q．當(dāng)兩板間同時(shí)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場和垂直板向上的勻強(qiáng)電場時(shí)，塵埃恰好勻速穿過兩板間；若撤去板間電場，并保持板間磁場不變，塵埃恰好全部被平板吸附，即除塵效率為100%；若撤去兩板間電場和磁場，建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xoy，y軸垂直于板并緊靠板右端，x軸與兩板中軸線共線，要把塵埃全部收集到位于P(2d，-1.5d)處的條狀容器中，需在y軸右側(cè)加一垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域．塵埃顆粒重力、顆粒間作用及對(duì)板間電場磁場的影響均不計(jì)，求：(1)兩板間磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度Bi的大??；(2)若撤去板間磁場，保持板間勻強(qiáng)電場不變，除塵效率為多少；(3)y軸右側(cè)所加圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B2大小的取值范圍．【來源】【市級(jí)聯(lián)考】山東省青島市2019屆高三下學(xué)期5月第二次模考理綜物理試題【答案】（1）；（2）除塵效率為；（3）【解析】【詳解】（1）沿N極板射入的塵埃恰好不從極板射出時(shí)塵埃的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何知識(shí)可知，塵埃在磁場中的半徑：r=d，塵埃在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：,解得：;（2）電場、磁場同時(shí)存在時(shí),塵埃勻速直線,滿足：，撤去磁場以后粒子在電場作用下平拋，假設(shè)距離N極板y的粒子恰好離開電場：水平方向：豎直方向：加速度：解得：當(dāng)時(shí)，時(shí)間更長，水平位移，即0.5d到d這段距離的粒子會(huì)射出電場，則從平行金屬板出射的塵埃占總數(shù)的百分比：；（3）設(shè)圓形磁場區(qū)域的半徑為R0,塵埃顆粒在圓形磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，要把塵埃全部收集到位于P處的條狀容器中，就必須滿足另如圖，當(dāng)圓形磁場區(qū)域過P點(diǎn)且與M板的延長線相切時(shí)，圓形磁場區(qū)域的半徑R0最小，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2最大，有解得：如圖，當(dāng)圓形磁場區(qū)域過P點(diǎn)且與y軸在M板的右端相切時(shí)，圓形磁場區(qū)域的半徑R0最大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2最小，有解得：所以圓形磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小須滿足的條件為．9．磁流體發(fā)電的工作原理示意如圖．圖中的長方體是發(fā)電導(dǎo)管，其中空部分的長、高、寬分別為，前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個(gè)電極與負(fù)載電阻R相連．整個(gè)發(fā)電導(dǎo)管處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖垂直前后側(cè)面．發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動(dòng)，并通過專用管道導(dǎo)出．由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動(dòng)勢．已知?dú)怏w在磁場中的流速為，求：（1）磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢E的大?。唬?）磁流體發(fā)電機(jī)對(duì)外供電時(shí)克服安培力做功的功率多大；（3）磁流體發(fā)電機(jī)對(duì)外供電時(shí)的輸出效率.【來源】【全國百強(qiáng)校】天津市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2019屆高三考前熱身訓(xùn)練物理試題【答案】（1）（2）（3）【解析】【詳解】解：(1)磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢：(2)回路中的電流：發(fā)電機(jī)內(nèi)阻：受