最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点33 速度选择器与带电粒子在复合场中的运动 (2)

1 最新三年高考物理高频考点精选分类解析考点最新三年高考物理高频考点精选分类解析考点 3333 速度选择器与带速度选择器与带 电粒子在复合场中的运动电粒子在复合场中的运动 考点知识方法解读 1 速度选择器是指在平行板中加上互相垂直的电场和磁场 能把具有一定速度的粒子选择 出来的装置 带电粒子能够匀速沿直线通过速度选择器的条件是洛伦兹力等于电场力 qvB qE 即选择出速度为 v E B 的带电粒子 2 带电粒子在电场 磁场并存的空间中运动时 电场力 磁场力将按自身的特性独立作用 于粒子 其中洛伦兹力对运动电荷不做功 电场力做功与路径无关 当带电粒子在电场 磁场并存的空间中做直线运动时 电场力和洛伦兹力的合力必为零 一定做匀速直线运动 电场力和洛伦兹力一定等值反向 当带电粒子连续通过几个不同的场区 粒子的受力情况 和运动情况也发生相应的变化 其运动过程由几种不同的运动阶段组成 最新三年高考物理精选解析 1 2012 海南物理 如图 在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场 电场方向竖直向 下 磁场方向垂直于纸面向里 一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板 若不计重 力 下列四个物理量中哪一个改变时 粒子运动轨迹不会改变 A 粒子速度的大小 B 粒子所带电荷量 C 电场强度 D 磁感应强度 1 答案 B 解析 带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板 有 qvB qE 所以粒子所带电荷量 改变 粒子运动轨迹不会改变 选项 B 正确 2 2010 福建理综 如图 1 所示的装置 左半部为速度选择器 右半部为匀强的偏转 电场 一束同位素离子流从狭缝 S1射入速度 选择器 能够沿直线通过速度选择器并从狭 缝 S2射出的离子 又沿着与电场垂直的方向 立即进入场强大小为E的偏转电场 最后打 2 在照相底片D上 已知同位素离子的电荷量为q q 0 速度选择器内部存在着相互垂直 的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场 照相底片与狭缝D S1 S2的连线平行且距离为L 忽略重力的影响 1 求从狭缝 S2射出的离子速度v0的大小 2 若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x 求出x与离 子质量m之间的关系式 用E0 B0 E q m L表示 点评 此题可看作由教材上两个题通过适当变化组合而成 因此熟练掌握基础知识 掌 握教材上典型试题的解法 是高考取胜的法宝 3 2010 海南物理 图 2 中左边有一对平行金 属板 两板相距为 d 电压为V 两板之间有匀 强磁场 磁感应强度大小为B0 方向与金属板 面平行并垂直于纸面朝里 图中右边有一半径 为 R 圆心为 O 的圆形区域内也存在匀强磁场 磁感应强度大小为 B 方向垂直于纸面朝里 一电荷量为 q 的正离子沿平行于全属板面 垂 直于磁场的方向射入平行金属板之间 沿同一方向射出平行金属板之间的区域 并沿直径 EF 方向射入磁场区域 最后从圆形区城边界上的 G 点射出 已知弧所对应的圆心角为 A PG 不计重力 求 1 离子速度的大小 2 离子的质量 图 2 3 由 式得 v V d B0 2 在圆形磁场区域 离子做匀速圆周运动 由洛伦兹力公式 和牛顿第二定律有qvB0 mv2 r 式中 m 和 r 分别 是离子的质量和它做圆周运动的半径 由 题设 离子从磁场边界上的点 G 穿出 离子运动的圆周的圆 心 O 必在过 E 点垂直于 EF 的直线上 且在EG的垂直一平分 线上 见右图 由几何关系有r Rtan 式中 是OO 与直径EF的夹角 由几何关系得2 联立 式得 离子的质量为 m cot 0 qBB Rd V2 点评 此题重点考查滤速器和带电粒子在有界匀强磁场中的运动 解答时要画出轨迹示 意图 注意利用题述条件和几何关系 4 2 2011 安徽理综卷第 23 题 如图所示 在以坐标原点O为圆心 半径为R的半圆形 区域内 有相互垂直的匀强电场和匀强磁场 磁感应强度为B 磁场方向垂直于xOy平面 向里 一带正电的粒子 不计重力 从O点沿 y 轴正方向以某一速度射入 带电粒子恰好 做匀速直线运动 经t0时间从 P 点射出 1 求电场强度的大小和方向 2 若仅撤去磁场 带电粒子仍从 O 点以相同的 速度射入 经t0 2 时间恰从半圆形区域的边界射 出 求粒子运动加速度的大小 若仅撤去电场 带 电粒子仍从O点射入 且速度为原来的 4 倍 求粒 子在磁场中运动的时间 4 又由 x 2 0 1 22 t a 联立解得 a 2 0 4 3R t 3 仅有磁场时 入射速度v 4v 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 设轨道半 径为 r 由牛顿第二定律有 qv B m 2 v r 又qE ma 由 式得 r R 3 3 由几何知识 sin 2 R r 即 sin 3 3 2 带电粒子在磁场中运动周期 T 2 m qB 带电粒子在磁场中运动时间 tB T 2 2 所以 tB t0 3 18 5 点评 此题考查带电粒子在电场磁场复合场的运动 难度中等 2010安徽理综 如图 3 甲所示 宽度为d的竖直狭长区域内 边界为L1 L2 存在 垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场 如图 3 乙所示 电场强度的 大小为E0 E 0 表示电场方向竖直向上 t 0 时 一带正电 质量为 m 的微粒从左边界上 的N1点以水平速度v射入该区域 沿直线运动到Q点后 做一次完整的圆周运动 再沿直 线运动到右边界上的N2点 Q为线段N1 N2的中点 重力加速度为 g 上述 d E0 m v g 为已知量 1 求微粒所带电荷量q和磁感应强度 B 的大小 2 求电场变化的周期 T 3 改变宽 度d 使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域 求T的最小值 6 点评 此题重点考查带电微粒在电场 磁场和重力场三者复合场中的运动 5 2011 安徽理综卷第 23 题 如图所示 在以坐标原点O为圆心 半径为R的半圆形区域 内 有相互垂直的匀强电场和匀强磁场 磁感应强度为B 磁场方向垂直于xOy平面向里 一带正电的粒子 不计重力 从O点沿 y 轴正方向以某一速度射入 带电粒子恰好做匀速 直线运动 经t0时间从 P 点射出 1 求电场强度的大小和方向 2 若仅撤去磁场 带电粒子仍从 O 点以相同的 速度射入 经t0 2 时间恰从半圆形区域的边界射