高考物理三輪沖刺 高考熱點(diǎn)排查練熱點(diǎn)17 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

熱點(diǎn)17帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．(2019·貴州貴陽(yáng)市一模)如圖1所示，在xOy平面(紙面)內(nèi)，存在一個(gè)半徑為R＝0.2m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝1.0T，方向垂直紙面向里，該磁場(chǎng)區(qū)域的左邊緣與y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O.在y軸左側(cè)－0.1m≤x≤0的區(qū)域內(nèi)，存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未標(biāo)出)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E＝1.0×104N/C.一個(gè)質(zhì)量為m＝2.0×10－9kg、電荷量為q＝5.0×10－5C的帶正電粒子，以v0＝5.0×103m/s的速度沿y軸正方向從P點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，P點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.2m，－0.2m)，不計(jì)粒子重力．圖1(1)求該帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；(2)求該帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；(3)若在緊靠電場(chǎng)左側(cè)加一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該帶電粒子能回到電場(chǎng)，在粒子回到電場(chǎng)前瞬間，立即將原電場(chǎng)的方向反向，粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，恰能回到坐標(biāo)原點(diǎn)O，求所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。鸢?1)0.2m(2)(－0.1m，－0.05m)(3)4T解析(1)帶正電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有：qv0B＝meq\f(v\o\al(02),r)解得：r＝0.2m(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知，帶電粒子恰從O點(diǎn)沿x軸負(fù)方向進(jìn)入電場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子在電場(chǎng)中的加速度為a，到達(dá)電場(chǎng)邊緣時(shí)，豎直方向的位移為y，有：L＝v0t，y＝eq\f(1,2)at2由牛頓第二定律有：qE＝ma聯(lián)立解得：y＝0.05m所以粒子射出電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)為(－0.1m，－0.05m)(3)粒子離開電場(chǎng)時(shí)，沿電場(chǎng)方向的速度vy＝at解得：vy＝5.0×103m/s則粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度：v＝eq\r(2)v0設(shè)所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，由幾何關(guān)系可知：r1＝eq\f(\r(2),20)m由牛頓第二定律有：qvB1＝meq\f(v2,r1)，聯(lián)立解得：B1＝4T.2．(2019·陜西寶雞市高考模擬檢測(cè)(二))靜電噴漆技術(shù)具有效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其裝置可簡(jiǎn)化為如圖2甲所示．A、B為水平放置的間距d＝1.6m的兩塊足夠大的平行金屬板，兩板間有方向由B指向A的E＝0.1V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)．在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍可向各個(gè)方向均勻地噴出初速度大小均為v0＝6.0m/s的油漆微粒，已知油漆微粒的質(zhì)量均為m＝1.0×10－5kg，帶負(fù)電且電荷量均為q＝1.0×10－3C，不計(jì)油漆微粒間的相互作用以及油漆微粒對(duì)板間電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響，忽略空氣阻力，g取10m/s2，已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.求：(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))圖2(1)油漆微粒落在B板上的最大面積；(2)若讓A、B兩板間的電場(chǎng)反向(如圖乙所示)，并在兩板間加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.06T，調(diào)節(jié)噴槍使油漆微粒只能在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向噴出，其他條件不變．①B板被油漆微粒打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為多少；②打中B板的油漆微粒中，在正交場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為多少？答案(1)18.1m2(2)①1.6m②0.31s解析(1)油漆微粒的加速度a＝eq\f(Eq＋mg,m)①根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得d＝eq\f(1,2)at2②落在B板上油漆微粒區(qū)域的半徑x＝v0t③落在B板上所形成的圓形區(qū)域面積S＝πx2④聯(lián)立①②③④式并代入數(shù)據(jù)得S≈18.1m2⑤(2)①當(dāng)電場(chǎng)反向后，由已知數(shù)據(jù)可知Eq＝mg⑥油漆微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，洛倫茲力充當(dāng)向心力Bqv0＝meq\f(v\o\al(02),R)⑦水平向右射出的油漆微粒打在B板的右端a點(diǎn)，根據(jù)幾何關(guān)系R＋Rcosα＝d⑧aC的長(zhǎng)度aC＝Rsinα⑨打在B板左端的油漆微粒為和板相切的微粒，同理求得bC＝aC⑩油漆微粒打在極板上的長(zhǎng)度ab＝aC＋bC?聯(lián)立⑥⑦⑧⑨⑩?式并代入數(shù)據(jù)得ab＝1.6m?②打在B板上的微粒中，最短的弦長(zhǎng)PC對(duì)應(yīng)的時(shí)間最短，如圖乙所示．由幾何關(guān)系得sinθ＝eq