河北省高考物理二轮复习 考点综述 带电粒子在复合场中运动.doc

河北2013年高考二轮复习考点综述带电粒子在复合场中运动1如图1所示，两导体板水平放置，两板间电势差为u，带电粒子以某一初速度v0，沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则：粒子射入磁场和射出磁场的m、n两点间的距离d随着u和v0的变化情况为()图1ad随v0增大而增大，d与u无关bd随v0增大而增大，d随u增大而增大cd随u增大而增大，d与v0无关dd随v0增大而增大，d随u增大而减小2如图2所示的xoy平面内有一半径为r、以坐标原点o为圆心的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，在直线xr和xrl之间有向y轴负方向的匀强电场，在原点o有一离子源向y轴正方向发射速率v0的带电离子，离子射出磁场时速度与x轴平行，射出磁场一段时间后进入电场，最终从x轴上的p(rl,0)点射出电场，不计离子重力，求电场强度e与磁感应强度b大小之比图23如右图3所示的环状轨道处于竖直面内，它由半径分别为r和2r的两个半圆轨道、半径为r的两个四分之一圆轨道和两根长度分别为2r和4r的直轨道平滑连接而成以水平线mn和pq为界，空间分为三个区域，区域和区域有磁感应强度为b的水平向里的匀强磁场，区域和有竖直向上的匀强电场一质量为m、电荷量为q的带电小环穿在轨道内，它与两根直轨道间的动摩擦因数为(01)的颗粒打在收集板上的位置到o点的距离7如图7甲所示，两平行金属板长度l不超过0.2 m，两板间电压u随时间t变化的ut图象如图78乙所示在金属板右侧有一左边界为mn、右边无界的匀强磁场，磁感应强度b0.01 t，方向垂直纸面向里现有带正电的粒子连续不断地以速度v0105 m/s射入电场中，初速度方向沿两板间的中线oo方向磁场边界mn与中线oo垂直已知带电粒子的比荷108 c/kg，粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计图7(1)在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度当做恒定的请通过计算说明这种处理能够成立的理由(2)设t0.1 s时刻射入电场的带电粒子恰能从金属板边缘穿越电场射入磁场，求该带电粒子射出电场时速度的大小(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d，试判断：d的大小是否随时间变化？若不变，证明你的结论；若变化，求出d的变化范围参考答案1a2解析离子在磁场中做圆周运动，设其运动半径为r，圆心为o1，由洛伦兹力提供离子做圆周运动的向心力，有qv0bm离子运动轨迹如图所示，据几何关系可得：rr粒子在电场中做类平抛运动lv0trat2粒子的加速度a联立以上各式解得：.答案3解析(1)从c到a，洛伦兹力不做功，小环对轨道无压力，也就不受轨道的摩擦力，由动能定理，有qe5rmg5rmv可得：va (2)过a点时对小环，由牛顿第二定律，有 nmgqvabqem解得n11mgqb (3)由于01，小环必能通过a点，以后有三种可能：可能第一次过了a点后，恰好停在k点在直轨道上通过的总路程为s总4r可能在水平线pq上方的轨道上往复若干次后，最后一次从a点下来恰好停在k点对整个运动过程，由动能定理qe3rmg3rqes总0得s总还可能最终在d或d点速度为零(即在d与d点之间往复运动)由动能定理qe4rmg4rqes总0得s总答案(1)(2)11mgqb(3)4r或或4解析本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动(1)依据粒子在磁场区域的初、末速度，作出圆心o1，如图所示由几何关系得：130r1sin 1dqvb1解得：3.3106 c/kg(2)粒子在匀强电场中作类平抛运动，由几何关系得：tan 60由牛顿第二定律得：qema由运动学公式得：vyat2且dv1t2，解得：t25107s解得：e4105 n/c或6.9105 n/c(3)依据粒子在磁场区域的初末速度，作出圆心o2，如上图所示，由几何关系得：2120粒子在磁场中运动的周期t由几何关系得：tt故：t1，t3粒子从o到dd所用的时间tt1t2t3解得：t2.2106s答案(1)3.3106 c/kg(2)6.9105n/c(3)2.2106s5解析(1)由动能定理得qeid1得：v14103 m/s(2)粒子在区域做类平抛运动设水平向右为y轴，竖直向上为x轴，粒子进入区域时速度与边界的夹角为tan vxy1vyatat把数值代入得30(3)粒子进入磁场时的速度v22v1粒子在磁场中运动的半径r10 md3由于rd3，粒子在磁场中运动所对的圆心角为60粒子在磁场中运动的时间t s粒子离开区域时速度与边界面的夹角为60答案(1)4103 m/s(2)30(3) s606解析(1)设带电颗粒的电荷量为q，质量为m.有eqmg将代入，得ekg.(2)如图甲所示，有qv0bm，r2(3d)2(rd)2得b.图甲图乙(3)如图乙所示，有qv0bm，tan ，y1r1，y2ltan ，yy1y2，得yd(5 ).答案见解析7解析(1)带电粒子在金属板间运动的时间为t2106 s，由于t远小于t(t为电压u的变化周期)，故在t时间内金属板间的电场可视为恒定的另解：在t时间内金属板间电压变化u2103 v，由于u远小于100 v(100 v为电压u最大值)，电压变化量特别小，故t时间内金属板间的电场可视为恒定的(2)t0.1 s时刻偏转电压u100 v，由动能定理得qumvmv，代入数据解得v11.41105 m/s.(3)设某一时刻射出电场的粒子的