带电粒子在电磁场中运动压轴题.doc

2012高考物理压轴题1（2010江苏卷）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0（k1），电压变化的周期为2r，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。（1）若，电子在02r时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；（2）若电子在02r时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系；（3）若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。答案（1）（2）当0-时v=t-(k+1)n ，当0-时v=(n+1)(k+1)-kt（3）3在地面附近的真空中，存在着竖直向上的匀强电场和垂直电场方向水平向里的匀强磁场，如左图所示磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如右图所示该区域中有一条水平直线MN，D是MN上的一点在t0时刻，有一个质量为m、电荷量为q的小球(可看做质点)，从M点开始沿着水平直线以速度v0做匀速直线运动，t0时刻恰好到达N点经观测发现，小球在t2t0至t3t0时间内的某一时刻，又竖直向下经过直线MN上的D点，并且以后小球多次水平向右或竖直向下经过D点求：(1)电场强度E的大小(2)小球从M点开始运动到第二次经过D点所用的时间(3)小球运动的周期，并画出运动轨迹(只画一个周期)答案：（1）E（2）2t0 （3）T8t0(或T) 轨迹如图4如图甲所示，一对平行放置的金属板M、N的中心各有一小孔P、Q、PQ连线垂直金属板；N板右侧的圆A内分布有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆半径为r，且圆心O在PQ的延长线上。现使置于P处的粒子源连续不断地沿PQ方向放出质量为m、电量为+q的带电粒子（带电粒子的重力和初速度忽略不计，粒子间的相互作用力忽略不计），从某一时刻开始，在板M、N间加上如右图所示的交变电压，周期为T，电压大小为U。如果只有在每一个周期的0T/4时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出，求：（1）在每一个周期内哪段时间放出的带电粒子到达Q孔的速度最大？（2）该圆形磁场的哪些地方有带电粒子射出，在图中标出有带电粒子射出的区域答案（1）（2）斜线部分有带电粒子射出5(2010石家庄质检)两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0。时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷q/m均已知，且 ，两板间距 。(1)求粒子在0to时间内的位移大小与极板间距h的比值。(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h表示)。若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示，磁场的变化改为如图3所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图（不必写计算过程）。答案：（1）（2）（3）如右图26(2011湖南十校联考)如图甲所示，在边界MN左侧存在斜方向的匀强电场E1，在MN的右侧有竖直向上、场强大小为E20.4N/C的匀强电场，还有垂直纸面向内的匀强磁场B(图甲中未画出)和水平向右的匀强电场E3(图甲中未画出)，B和E3随时间变化的情况如图乙所示，P1P2为距MN边界2.295m的竖直墙壁，现有一带正电微粒质量为4107kg，电量为1105C，从左侧电场中距MN边界m的A处无初速释放后，沿直线以1m/s速度垂直MN边界进入右侧场区，设此时刻t0， 取g 10m/s2。求：(1)MN左侧匀强电场的电场强度E1(sin370.6)；(2)带电微粒在MN右侧场区中运动了1.5s时的速度；(3)带电微粒在MN右侧场区中运动多长时间与墙壁碰撞？(0.19)答案：（1）0.5N/C，水平向右方向夹53角斜向上.（2）1.1m/s，水平向左（3）s7(2010黄冈质检)在竖直平面内建立一平面直角坐标系xOy，x轴沿水平方向，如图甲所示，坐标系的第一象限内有一正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上，场强为E，磁场方向垂直纸面，磁感应强度，方向按图乙所示规律变化（以垂直纸面向外为磁场的正方向），第二象限内有一水平的匀强电场，场强E2=2E1，一个比荷q/m=102C/kg的带电的粒子（可视为质点）以v0=4m/s的速度在-x轴上的A点竖直向上抛出，恰能以v1=8m/s速度从+y轴上的C点水平进入第一象限。取粒子刚进入第一象限时刻为t=0时刻，g=10m/s2.（1）求AC间电势差UAC（2）为确保粒子不再越过OC进入第二象限，则交变磁场周期最大值Tm为多大？若磁场周期为上述最大值，粒子打到+x轴上的D点(图中未标出)，求OD长度L0。Av0E2Cv1E1B0yxOB/TB00-B0T0/2T03T0/22T0t/s答案：（1）（2），9如图（甲）所示为电视机中显像管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象，不计逸出电子的初速度和重力。已知电子的质量为m、电荷量为e，加速电场的电压为U，偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合，ab边与OO平行，右边 界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用。（1）求电子射出加速电场时的速度大小（2）为使所有的电子都能从磁场的bc边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值（3）荧光屏上亮线的最大长度是多少答案：(1) (2) (3)10（2011西安四校联考）如图甲所示，带正电粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线连续射入电场中。MN板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压uMN，两板间电场可看作是均匀的，且两板外无电场。紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B，分界线为CD，EF为屏幕。金属板间距为d，长度为l，磁场B的宽度为d。已知：B=510-3T，l = d =0.2m，每个带正电粒子的速度v0=105m/s，比荷为q/m=108C/T，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的。试求：（1）带电粒