【步步高】（新课标）高考物理二轮复习全攻略 专题能力提升训练8 电粒子在复合场中的运动.docVIP

训练8带电粒子在复合场中的运动常考的2个问题1(2012济南市高考模拟)如图89所示，两块平行金属极板mn水平放置，板长l1 m，间距d m，两金属板间电压u1104 v；在平行金属板右侧依次存在abc和fgh两个全等的正三角形区域，正三角形abc内存在垂直纸面向里的匀强磁场b1，三角形的上顶点a与上金属板m平齐，bc边与金属板平行，ab边的中点p恰好在下金属板n的右端点；正三角形fgh内存在垂直纸面向外的匀强磁场b2，已知a、f、g处于同一直线上b、c、h也处于同一直线上af两点距离为 m现从平行金属极板mn左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电粒子，粒子质量m31010 kg，带电荷量q1104 c，初速度v01105 m/s.图89(1)求带电粒子从电场中射出时的速度v的大小和方向；(2)若带电粒子进入中间三角形区域后垂直打在ac边上，求该区域的磁感应强度b1；(3)若要使带电粒子由fh边界进入fgh区域并能再次回到fh界面，求b2应满足的条件图8102(2012课标，25)如图810所示，一半径为r的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直圆心o到直线的距离为r.现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域，也在b点离开该区域若磁感应强度大小为b，不计重力，求电场强度的大小3如图811所示，坐标系xoy在竖直平面内，长为l的水平轨道ab光滑且绝缘，b点坐标为.有一质量为m、电荷量为q的带电小球(可看成质点)被固定在a点已知在第一象限内分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上，场强大小e2，磁场为水平方向(在图中垂直纸面向外)，磁感应强度大小为b；在第二象限内分布着沿x轴正方向的水平匀强电场，场强大小e1.现将带电小球从a点由静止释放，设小球所带的电荷量不变试求：图811(1)小球运动到b点时的速度大小；(2)小球第一次落地点与o点之间的距离；(3)小球从开始运动到第一次落地所经历的时间4如图812a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106 c/kg的正电荷置于电场中的o点由静止释放，经过105 s后，电荷以v01.5104 m/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812b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t0时刻)求：图812(1)匀强电场的电场强度e的大小；(2)图b中t105 s时刻电荷与o点的水平距离；(3)如果在o点右方d68 cm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(sin 370.60，cos 370.80)参考答案训练8带电粒子在复合场中的运动常考的2个问题(计算题)1解析(1)设带电粒子在电场中做类平抛运动时间为t，加速度为a，则：qma故a1010m/s2，t1105 s，竖直方向的速度为vyat105 m/s，射出时的速度大小为v105 m/s，速度v与水平方向夹角为，tan ，故30，即垂直于ab方向射出(2)带电粒子出电场时竖直方向偏转的位移yat2 m，即粒子由p点垂直ab射入磁场，由几何关系知在磁场abc区域内做圆周运动的半径为r1 m，由b1qvm知：b1 t.(3)分析知当轨迹与边界gh相切时，对应磁感应强度b2最小，运动轨迹如图所示：由几何关系可知r21 m，故半径r2(23)m，又b2qvm，故b2 t，所以b2应满足的条件为大于 t.答案见解析2解析粒子在磁场中做圆周运动设圆周的半径为r，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvbm式中v为粒子在a点的速度过b点和o点作直线的垂线，分别与直线交于c和d点由几何关系知，线段、和过a、b两点的圆弧轨迹的两条半径(未画出)围成一正方形因此r设x，由几何关系得rxr 联立式得rr再考虑粒子在电场中的运动设电场强度的大小为e，粒子在电场中做类平抛运动设其加速度大小为a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qema粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为r，由运动学公式得rat2rvt式中t是粒子在电场中运动的时间联立式得e.答案3解析(1)小球从a点运动到b点的过程中，由动能定理得mvqe1l，所以小球运动到b点时的速度大小vb .(2)小球在第一象限内做匀速圆周运动，设半径为r，由qbvbm得rl，设图中c点为小球做圆周运动的圆心，它第一次的落地点为d点，则cdr，ocobrlll，所以，第一次落地点到o点的距离为od .(3)小球从a到b所需时间tab，小球做匀速圆周运动的周期为t，由几何关系知bcd120，小球从b到d所用的时间为tbd，所以小球从开始运动到第一次落地所经历的时间为tadtabtbd.答案(1)(2)(3)4解析(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，设其在电场中运动的时间为t1，有：v0at1，eqma，解得：e7.2103 n/c.(2)当磁场垂直纸面向外时，电荷运动的半径：r5 cm，周期t1105 s，当磁场垂直纸面向里时，电荷运动的半径：r23 cm，周期t2105 s，故电荷从t0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如下图所示t105 s时刻电荷与o点的水平距离：d2(r1r2)4 cm.(3)电荷从第一次通过mn开始，其运动的周期为：t105 s，根据电荷的运动情况可知，电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个，此时电荷沿mn运动的距离：