2019届高考物理二轮复习专项突破训练：带电粒子在复合场中的运动.docx

带电粒子在复合场中的运动1如图1所示，某一空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，三种速度不同的质子从同一点沿垂直电场线和磁感线方向射入场区，其轨迹为图中、三条虚线，设质子沿轨迹、进入场区时速度分别为v1、v2、v3，射出场区时速度分别为v1、v2、v3，不计质子重力，则下列选项正确的是()图1Av1v2v3，v1v2v2v3，v1v1，v3v3Cv1v2v1，v3v3Dv1v2v3，v1v1，v30)的粒子以初动能Ek自A点垂直于直线AC射入磁场，粒子依次通过磁场中B、C两点所用时间之比为13.若在该平面内同时加匀强电场，从A点以同样的初动能沿某一方向射入同样的带电粒子，该粒子到达B点时的动能是初动能的3倍，到达C点时的动能为初动能的5倍已知AB的长度为l，不计带电粒子的重力，求图5(1)磁感应强度的大小和方向；(2)电场强度的大小和方向6如图6所示，在xOy坐标系的第二象限内有水平向右的匀强电场，第四象限内有竖直向上的匀强电场，两个电场的场强大小相等，第四象限内还有垂直于纸面的匀强磁场，让一个质量为m、带电荷量为q的粒子在第二象限内的P(L，L)点由静止释放，结果粒子沿直线运动到坐标原点并进入第四象限，粒子在第四象限内运动后从x轴上的Q(L,0)点进入第一象限，重力加速度为g，求：图6(1)粒子从P点运动到坐标原点的时间；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向；7如图7甲所示，有一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界OP与水平方向夹角为45，紧靠磁场边界放置长为6d、间距为d的平行金属板M、N，M板与磁场边界的交点为P，磁场边界上的O点与N板在同一水平面上在两板间存在如图乙所示的交变电场(取竖直向下为正方向)，其周期T，E0.某时刻从O点竖直向上以初速度v0发射一个电荷量为q的粒子，结果粒子恰在图乙中的t时刻从P点水平进入板间电场，最后从电场中的右边界射出不计粒子重力求：图7(1)粒子的质量m；(2)粒子从O点进入磁场到射出电场运动的总时间t；(3)粒子从电场中的射出点到M点的距离参考答案1.答案B2.答案A3.答案BD解析粒子的轨迹如图所示：带电粒子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀加速运动，竖直方向做匀速运动，由题得知，出电场时，vxvyv0，根据：xt，yvytv0t，得y2x2d，出电场时与y轴交点坐标为(0,2d)，设粒子在磁场中运动的半径为R，则有Rsin (180)y2d，而135，解得：R2d，粒子在磁场中运动的速度为：vv0，根据R，解得：B，故A错误；根据vxattv0，xt，联立解得：E，故B正确；在第一象限运动时间为：t1T，在第四象限运动时间为：t2T，所以自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为：tt1t2，故D正确，C错误4.答案(1)(2)14解析(1)设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1，磁场的磁感应强度大小为B，由动能定理有q1Um1v12由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1v1Bm1由几何关系知2R1l由式得B(2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2，射入磁场的速度为v2，在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2.同理有q2Um2v22q2v2Bm2由题给条件有2R2由式得，甲、乙两种离子的比荷之比为145.答案见解析解析(1)设AC中点为O，由题意可知AC长度为粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径，连接OB.因为粒子在运动过程中依次通过B、C两点所用时间之比为13，所以AOB60，粒子做圆周运动的半径rl由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得：qvBm初动能：Ekmv2解得：B因为粒子带正电，根据洛伦兹力的方向可以判断，磁感应强度B的方向为垂直纸面向外(2)加上电场后，只有电场力做功，从A到B：qUAB3EkEk从A到C：qUAC5EkEk则UAC2UAB在匀强电场中，沿任意一条直线电势的降落是均匀的，可以判断O点与B点是等电势的，所以电场强度E与OB垂直；因为由A到B电场力做正功，所以电场强度的方向与AB成30夹角斜向上设电场强度的大小为E，有：UABElcos 30联立解得：E.6.答案(1)(2)，垂直纸面向里解析(1)粒子在第二象限内做直线运动，因此电场力和重力的合力方向沿PO方向，则粒子带正电mgqE1qE2，mgma，Lat2，解得t(2)设粒子从O点进入第四象限的速度大小为v，则vat2，方向与x轴正方向成45角，由于粒子在第四象限内受到的电场力与重力等大反向，因此粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于粒子做匀速圆周运动后从x轴上的Q(L,0)点进入第一象限，根据左手定则可以判断，磁场方向垂直于纸面向里粒子做圆周运动的轨迹如图，由几何关系可知粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为RL由牛顿第二定律可得Bqvm，解得B.7.答案见解析解析(1)粒子在磁场中的运动轨迹如图，轨迹半径rd由牛顿第二定律得qv0Bm解得：m(2)粒子在磁场中运动的周期T0在磁场中运动的时间t1粒子在电场中做曲线运动，与两板平行方向上的分运动为匀速直线运动运