【创新设计】（山东专用）高考物理二轮专题辅导训练 专题3 第8讲 带电粒子在复合场中的运动（含解析）.doc

第8讲带电粒子在复合场中的运动1(2012山东卷，23)如图381甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为l的平行金属极板mn和pq，两极板中心各有一小孔s1、s2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为u0，周期为t0.在to时刻将一个质量为m、电量为q(q0)的粒子由s1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t时刻通过s2垂直于边界进入右侧磁场区(不计粒子重力，不考虑极板外的电场)图381(1)求粒子到达s2时的速度大小v和极板间距d.(2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t3t0时刻再次到达s2，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小解析(1)粒子由s1至s2的过程，根据动能定理得qu0mv2由式得v设粒子的加速度大小为a，由牛顿第二定律得qma由运动学公式得da2联立式得d(2)设磁感应强度大小为b，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，由牛顿第二定律得qvbm要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞，须满足2r联立式得b(3)设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为t1，有dvt1联立式得t1若粒子再次到达s2时速度恰好为零，粒子回到极板间应做匀减速运动，设匀减速运动的时间为t2，根据运动学公式得dt2联立式得t2设粒子在磁场中运动的时间为tt3t0t1t2联立式得t设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为t，由式结合运动学公式得t由题意可知tt联立式得b答案(1)(2)b(3)2(2013山东卷，23)图382如图382所示，在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面向里；第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为e.一带电量为q、质量为m的粒子，自y轴上的p点沿x轴正方向射入第四象限，经x轴上的q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场已知opd，oq2d.不计粒子重力(1)求粒子过q点时速度的大小和方向(2)若磁感应强度的大小为一确定值b0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求b0.(3)若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过q点，且速度与第一次过q点时相同，求该粒子相邻两次经过q点所用的时间解析(1)设粒子在电场中运动的时间为t0，加速度的大小为a，粒子的初速度为v0，过q点时速度的大小为v，沿y轴方向分速度的大小为vy，速度与x轴正方向间的夹角为，由牛顿第二定律得qema由运动学公式得dat2dv0t0vyat0vtan 联立式得v245(2)设粒子做圆周运动的半径为r1，粒子在第一象限的运动轨迹如图所示，o1为圆心，由几何关系可知o1oq为等腰直角三角形，得r12d由牛顿第二定律得qvb0m联立式得b0(3)设粒子做圆周运动的半径为r2，由几何分析知，粒子运动的轨迹如图所示，o2、o2是粒子做圆周运动的圆心，q、f、g、h是轨迹与两坐标轴的交点，连接o2、o2，由几何关系知，o2fgo2和o2qho2均为矩形，进而知fq、gh均为直径，qfgh也是矩形，又fhgq，可知qfgh是正方形，qof为等腰直角三角形可知，粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆，得2r22d粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段，得fghq2r2设粒子相邻两次经过q点所用的时间为t，则有t联立式得t(2)答案(1)2方向与x轴正方向夹角为45(2)(3)(2)主要题型：计算题(压轴题)知识热点(1)带电粒子在组合复合场中的受力分析及运动分析(2)带电粒子在叠加复合场中的受力分析及运动分析物理方法(1)模型法(2)类比法(3)整体法、隔离法(4)合成法、分解法(5)对称法命题趋势2012、2013两年高考考查带电粒子在复合场中的运动，是压轴题.2014年高考考查了带电粒子在周期性变化的磁场中的运动，也是压轴题(见第4讲)带电粒子在复合场中的运动仍是2015年高考