高考物理 33与现代科技相关的带电粒子在电磁场中的运动精解分析

用心 爱心 专心 1 高考题精解分析 高考题精解分析 3333 与现代科技相关的带电粒子在电磁场中的运动与现代科技相关的带电粒子在电磁场中的运动 高频考点 与现代科技相关的高频考点 与现代科技相关的带电粒子在电场磁场中的运动 动态发布 动态发布 2011 重庆理综卷第 25 题 2010 天津理综物理第 12 题 命题规律 与现代科技相关的命题规律 与现代科技相关的带电粒子在电场磁场中的运动电学的重要题型 是高考考查的 重点和热点 带电粒子在与现代科技相关的与现代科技相关的带电粒子在电场磁场中的运动常常以压轴题出现 难度大 分值高 区分度大 命题分析命题分析 考查方式一考查方式一 用电场和磁场来控制带电粒子的运动 命题分析命题分析 此类题一般与科技实际结合紧密 情景新颖 难度较大 分值较高 一般作 为压轴题 例例 1 1 2011 重庆理综卷第 25 题 某仪器用电场和磁场来控制电子 在材料表面上方的运动 如图 4 所示 材料表面上方矩形区域 PP N N 充满竖直向下的匀强电场 宽为 d 矩形区域 NN M M 充满 垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为 B 长为 3s 宽为 s NN 为磁场与电场之间的薄隔离层 一个电荷量为 e 质量为 m 初速为零的电子 从 P 点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场 电子每次穿越隔离层 运动方向不变 其动能损 失是每次穿越前动能的 10 最后电子仅能从磁场边界 M N 飞出 不计电子所受重力 1 求电子第二次与第一次圆周运动半径之比 2 求电场强度的取值范围 3 A 是M N 的中点 若要使电子在 A M 间垂直于 A M 飞出 求电子在磁场区域中运动 的时间 解析 1 设圆周运动的半径分别为R1 R2 R n R n 1 第一和第二次圆 周运动速率分别为v1和v2 动能分别为Ek1和Ek2 由Ek2 0 81 Ek1 R1 1 mv Be R2 2 mv Be Ek1 1 2 mv12 Ek2 1 2 mv22 解得R2 R1 0 9 2 设电场强度为 E 第一次到达隔离层前的速率为v 由 eEd 1 2 mv 2 0 9 1 2 mv 2 1 2 mv12 R1 s 用心 爱心 专心 2 解得 E 22 5 9 B es md 又由Rn 0 9 n 1 R1 2 R1 1 0 9 0 92 0 9 n s 解得 E 22 80 B es md 所以电场强度的取值范围为 1 设一个质量为m0 电荷量为 q0的正离子以速度v0沿O O的方向从O 点射入 板间不 加电场和磁场时 离子打在屏上O点 若在两极板间加一沿y 方向场强为E的匀强电场 求离子射到屏上时偏离O点的距离y0 2 假设你利用该装置探究未知离子 试依照以下实验结果计算未知离子的质量数 上述装置中 保留原电场 再在板间加沿y 方向 的匀强磁场 现有电荷量相同的两种正离子组成的离子 流 仍从O 点沿O O方向射入 屏上出现两条亮线 在两线上取y坐标相同的两个光点 对应的x坐标分别 为 3 24mm 和 3 00mm 其中x坐标大的光点是碳 12 离子 击中屏产生的 另一光点是未知离子产生的 尽管入射 用心 爱心 专心 3 离子速度不完全相等 但入射速度都很大 且在板间运动时O O方向的分速度总是远大于 x方向和y方向的分速度 标准解答 1 离子在电场中受到的电场力 0y Fq E 离子获得的加速度 0 y y F a m 离子在板间运动的时间 0 0 L t v 到达极板右边缘时 离子在 y 方向的分速度 0yy va t 离子从板右端到达屏上所需时间 0 0 D t v 离子射到屏上时偏离 O 点的距离 00y y v t 由上述各式 得 0 0 2 0 0 q ELD y m v 2 设离子电荷量为 q 质量为 m 入射时速度为v 磁场的磁感应强度为 B 磁场对离子 的洛伦兹力 x FqvB 已知离子的入射速度都很大 因而离子在磁场中运动时间甚短 所经过的圆弧与圆周 相比甚小 且在