【名师伴你行】高考物理大二轮提能专训(七) 带电粒子在磁场 复合场中运动B（含解析）(1).doc

提能专训(七)带电粒子在磁场、复合场中运动(b)1如图所示，一个带负电的粒子沿磁场边界从a点射出，粒子质量为m、电荷量为q，其中区域、内的匀强磁场宽为d，磁感应强度为b，区域宽也为d，粒子从a点射出后经过、区域后能回到a点，不计粒子重力(1)求粒子从a点射出到回到a点经历的时间t；(2)若在区域内加一水平向左的匀强电场且区域的磁感应强度变为2b粒子也能回到a点，求电场强度e的大小；(3)若粒子经、区域后返回到区域前的瞬间使区域的磁场反向且磁感应强度减半，则粒子的出射点距a点的距离为多少？答案：见解析解析：(1)因粒子从a点出发，经过、区域后能回到a点，由对称性可知粒子做圆周运动的半径为rd由bqvm得v所以运行时间为t(2)在区域内由动能定理知qedmvmv2由题意知在区域内粒子做圆周运动的半径仍为rd由2bqv1m得v联立得e(3)改变区域内磁场后，粒子运动轨迹如图所示，由bqvm得r2r2d所以ocd即粒子出射点距a点的距离为srroc(3)d2如图甲所示，一个质量为m、电荷量为q的微粒(不计重力)，初速度为零，经两金属板间电场加速后，沿y轴射入一个边界为矩形的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里磁场的四条边界分别是y0，ya，x1.5a，x1.5a.两金属板间电压随时间均匀增加，如图乙所示由于两金属板间距很小，微粒在电场中运动时间极短，可认为微粒加速运动过程中电场恒定甲乙(1)求微粒分别从磁场上、下边界射出时对应的电压范围；(2)微粒从磁场左侧边界射出时，求微粒的射出速度相对进入磁场时初速度偏转角度的范围，并确定在左边界上出射范围的宽度d.答案：(1)u10当微粒由磁场区域左下角射出时，由图乙中几何关系可知r20.75 a微粒做圆周运动，qv2b微粒在电场中加速，qu2mv由以上各式可得u2所以微粒从下边界射出的电压范围为0u2丙(2)当微粒运动轨迹与上边界相切时sin ao1cao1c30由图丙中几何关系可知此时速度方向偏转了120微粒由左下角射出磁场时，速度方向偏转了180所以微粒的速度偏转角度范围为120180左边界上出射范围宽度dr1cos 30a.3如图所示，两块足够大的平行金属板a、b竖直放置，板间有场强为e103 v/m的匀强电场，两板间的距离为d0.2 m现有一质量为m0.1 g、带正电的微粒从a板下边缘以初速度v02 m/s竖直向上射入板间，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加匀强电场的场强大小为e，方向竖直向上，匀强磁场的磁感应强度b500 t，方向垂直纸面向里(g取10 m/s2)求：(1)微粒所带电荷量q；(2)微粒穿出bc区域的位置到a板下边缘的竖直距离l；(3)微粒在ab、bc区域中运动的总时间t.答案：(1)1.0106 c(2)0.254 m(3)0.305 s解析：(1)微粒在电场中受水平向右的电场力和竖直向下的重力，其运动分解为水平方向和竖直方向的匀变速运动，水平方向的加速度a又得q c1.0106 c(2)微粒进入bc区域中，由于电场力与重力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，qv0bm得r m0.4 m得圆周半径r2d，微粒刚进入bc区域时所受洛伦兹力方向向上，逆时针偏转，轨迹如图所示设圆心角为，由几何关系得：sin 即30微粒穿出bc区域的位置到a板下边缘的竖直距离ldr(1cos 30)0.2 m0.4(1) m0.254 m(3)微粒在ab区域的运动时间为t10.2 s微粒在磁场中做匀速圆周运动的周期为t则在磁场中的运动时间为t2t0.105 s在ab、bc区域中运动的总时间为tt1t20.305 s.4在如图甲所示的坐标系中，y轴右侧有宽度为l的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，y轴和直线xl是磁场的左、右边界两块相距很近的平行于y轴放置的小极板a、b中间各开有一小孔，b极极板小孔a在y轴上，a点到原点o的距离也为l；两极板间电压uab的变化如图乙所示，电压的最大值为u0、周期为t0，从极板a孔连续不断地由静止释放质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不计重力)，粒子经电场加速后垂直y轴进入磁场(粒子在两极板间的运动时间不计，粒子通过两极板间可认为极板间电压保持不变)若在tt0时刻(此时uabu0)释放的粒子恰好通过磁场右边界与x轴的交点d.求：甲乙(1)所加磁场的磁感应强度b的大小；(2)e是od的中点，求从e点射出的粒子通过极板时的加速电压；(3)若使所有由极板a孔处释放的粒子进入磁场经磁场偏转后都垂直x轴射出，只需部分磁场，直接写出磁场下边界的函数表达式答案：见解析解析：(1)粒子在电场中加速，根据动能定理，得：qu0mv设磁感应强度为b，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，则qv0bm由几何关系可知，由d点射出的粒子的半径r0l解得b(2)设从