高考物理 高频考点模拟新题精选训练 专题33 带电粒子在交变电场和磁场中的运动.doc

高考物理高频考点2013模拟新题精选训练 专题33 带电粒子在交变电场和磁场中的运动1（18分）（2013江西省景德镇二模）从阴极k发射的电子经电势差u0=4500v的阳极加速后，沿平行于板面的方向从中央射入两块长l1=10cm，间距d=4cm的平行金属板ab之后，在离金属板边缘l2=75cm处放置一个直径d=20cm的带有记录纸的圆筒（如图所示），整个装置放在真空内，电子发射的初速度不计。已知电子质量m=0.910-30 kg,电子电量e=1.610-19c,不考虑相对论效应。（1）若在两金属板上加上u1=1000v的直流电压（ab），为使电子沿入射方向做匀速直线运动，应加怎样的磁场？（2）若在两金属板上加上u2=1000cos2t（v）的交流电压，并使圆筒绕中心轴按图示方向以=4rad/s的角速度匀速转动，确定电子在记录纸上的偏转位移随时间变化的关系式并定性画出1s钟内所记录的图形。（电子穿过ab的时间很短，可认为这段时间内板间电压不变）解析：（1）由eu0=得电子入射速度m/sm/s . 加直流电压时，板间场强v/m (2分)电子做直线运动时，由条件ee1= ev0b，得应加磁场的磁感应强度t， (2分)方向垂直纸面向里。 . (2分)2. （2013年2月广东省名校质检）如图a所示，水平直线mn下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷q/m=106c/kg的正电荷置于电场中的o点由静止释放，经过/1510-5s后，电荷以v0=1.5l04m/s的速度通过mn进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度b按图b所示规律周期性变化（图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过mn时为t=0时刻）。求：（1）匀强电场的电场强度e；（2）图b中时刻电荷与o点的水平距离；（3）如果在o点右方d= 68cm处有一垂直于mn的足够大的挡板，求电荷从o点出发运动到挡板所需的时间。（sin37=0.60，cos37=0.80）（3）（6分）电荷从第一次通过mn开始，其运动的周期为：，根据电荷的运动情况可知，电荷到达档板前运动的完整周期数为15个，有：电荷沿on运动的距离：s=15d=60cm，故最后8cm的距离如图所示，有：3（2013江苏名校质检）如图甲所示，偏转电场的两个平行极板水平放置，极板长l=0.08m，板距足够大，两板的右侧有水平宽度d=0.06m、竖直长度足够大的有界匀强磁场，一个比荷为的带负电粒子（其重力不计）以速度从两板中间沿与板平行的方向射入偏转电场，进入偏转电场时，偏转电场的场强恰好按图乙所示的规律变化，粒子离开偏转电场后进入匀强磁场，最终垂直于磁场右边界射出.求：（1）粒子在磁场中运动的速率v； （2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3）磁场的磁感应强度b。解析：(1)负电荷在偏转电场中的运动时间对比乙图,电荷在一个周期的第一个内有偏转电压,第二个时间内匀速直线运动,考点：考查了粒子在电磁场中的运动点评：带电粒子在垂直的电场中做类平抛运动，在垂直的磁场中做匀速圆周运动类平抛运动可用平抛运动规律来处理，圆周运动的可建立几何关系来列式求解4. （2013安徽省名校联考）如图所示，水平直线mn下方有竖直向上的匀强电场，场强e=0.1104n/c。现有一个重力不计、比荷q/m=106c/kg的正电荷从电场中的o点由静止释放，经过t0=110-5s后，通过mn上的p点进入其上方的匀强磁场区域。磁场垂直于纸面向外。以电荷第一次通过mn时开始计时，磁感应强度b按图乙所示规律周期性变化。求：（1）电荷进入磁场时的速度v0.（2）图乙中t=210-5s时刻电荷与p点的距离。（3）如果在p点右方d=105cm处有一垂直于mn的足够大的挡板，求电荷从o点出发运动到挡板所需的时间。解析：电荷在电场中做匀加速直线运动， （2分） （1分） 5（12分）（2013唐山一中检测）在如图甲所示的装置中，阴极k能够连续不断地发射初速不计的电子，这些电子经p、k间的电场加速后，都能通过p板上的小孔沿垂直于p板的方向进入p板右侧的区域，打到p板右侧l远处且与p平行的荧光屏q上的o点，由于p、k相距很近，所有电子通过电场所用时间忽略不计。现在p与q间加垂直纸面向里的匀强磁场，且从某一时刻t=0开始，在p、k间加一周期性变化的电压，电压随时间的变化关系如图乙所示，则从该时刻起，所有从小孔射出的电子恰好能全部打到荧光屏上。已知电子质量为m，带电量为e，粒子在磁场中做圆周运动的周期小于4t0，求：（1）电子打到荧光屏上的范围；（2）从t=0时刻开始在电压变化的一个周期内，打到屏上距o点最近的电子与最远的电子的时间差。加速后的电子到达q屏上的d点所用时间为t2，则： （1分） （1分）由以上各式可解得： （2分） 6（2013北京丰台期末）如图甲所示，两平行金属板a、b的板长l0.20 m，板间距d0.20 m，两金属板间加如图乙所示的交变电压，并在两板间形成交变的匀强电场，忽略其边缘效应。在金属板右侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其左右宽度d=0.40 m，上下范围足够大，边界mn和pq均与金属板垂直。匀强磁场的磁感应强度b1.010-2 t。现从t0开始，从两极板左端的中点o处以每秒钟1000个的速率不停地释放出某种带正电的粒子，这些粒子均以vo2.0105 m/s的速度沿两板间的中线射入电场，已知带电粒子的比荷1.0108 c/kg，粒子的重力和粒子间的相互作用都忽略不计，在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变求：(1) t0时刻进入的粒子，经边界mn射入磁场和射出磁场时两点间的距离；(2) 当两金属板间的电压至少为多少时，带电粒子不能进入磁场；(3) 在电压变化的第一个周期内有多少个带电的粒子能进入磁场。解析： （1）t0时刻电压为零，粒子匀速通过极板由牛顿第二定律 （2分）得： （1分） 所以出射点到入射点的距离为 （1分）（2）考虑临界情况：粒子刚好不能射出电场对类平抛过程：， （3分）联立解得 （1分）（3）当时，粒子可以射出电场，根据比例关系得第一个周期内能够出射的粒子数为个（2分）7.（2013西安联考）如图甲所示，两平行金属板a、b的板长l=m，板间距d=0.10m，在金属板右侧有一范围足够大的方向垂直于纸面向里的匀强磁场，其边界为mn，与金属板垂直。在t=0时刻，两金属板间加如图乙所示的正弦交变电压，匀强磁场的磁感应强度b=1.010-2t。现从t=0开始，从两极板左侧的中点o以每秒钟1000个的数量不间断地释放出某种正电荷，这种带正电的粒子均以v0=105m/s的速度沿两板间的中线oo连续进入电场，经电场后射入磁场。已知带电粒子的比荷1.25107c/kg，粒子的重力忽略不计，假设在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变，不计粒子间的相互作用。求： t0时刻进入的粒子，经边界mn射入磁场和射出磁场时两点间的距离（结果保留两位有效数字）；