最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点32 带电粒子在电场、磁场中的运动

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 3232 带电粒子在电场 带电粒子在电场 磁场中的运动磁场中的运动 考点知识方法解读 1 带电粒子在电场中的类平抛运动可按照运动分解把带电粒子的运动分解为垂直电场方向 的匀速直线运动和沿电场方向的匀变速直线运动 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动可 依 据洛仑兹力提供向心力列方程解答 2 带电粒子在电场中加速利用动能定理列方程解答 在磁场中的匀速圆周运动可依据洛仑 兹力提供向心力列方程解答 最新三年高考物理精选解析 1 16 分 2012 江苏物理 如图所示 待测区域中存在匀强电场和匀强磁场 根据带 电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场 图中装置由加速器和平移器组成 平移器 由两对水平放置 相距为l的相同平行金属板构成 极板长度为l 间距为d 两对极板间偏 转电压大小相等 电场方向相反 质量为m 电荷量为 q 的粒子经加速电压U0 加速后 水 平射入偏转电压为U1 的平移器 最终从A 点水平射入待测区域 不考虑粒子受到的重力 1 求粒子射出平移器时的速度大小v1 2 当加速电压变为4U0 时 欲使粒子仍从A 点射入待测区域 求此时的偏转电压U 3 已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域 刚进入时的受力大小均为F 现取水平向 右为x 轴正方向 建立如图所示的直角坐标系Oxyz 保持加速电压为U0 不变 移动装 置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域 粒子刚射入时的受力大小如下表所示 请推测该区域中电场强度和磁感应强度的大小及可能的方向 2 竖直位移 y2 vy t 由题意知 粒子竖直总位移 y 2y1 y2 解得 y 2 1 0 U l U d 则当加速电压为4U0 时 U 4U1 3 a 由沿x 轴方向射入时的受力情况可知 B平行于x 轴 且 E F q b 由沿y 轴方向射入时的受力情况可知 E 与Oxy 平面平行 F2 f 2 F 2 则f 2F 且 f qv1B 5 解得 B F q 0 2m qU c 设电场方向与x 轴方向夹角为 3 2 2011 全国理综 如图 与水平面成 45 角的平面 MN 将空间分成 I 和 II 两个区域 一 质量为 m 电荷量为 q q 0 的粒子以速度v0从平面 MN 上的P0点水平向右射入 I 区 粒子在 I 区运动时 只受到大小不变 方向竖直向下的电场作用 电场强度大小为 E 在 II 区运动时 只受到匀强磁场的作用 磁感应强度大小为 B 方向垂直于纸面向里 求粒 子首次从 II 区离开时到出发点P0的距离 粒子的重力可以忽略 解析 带电粒子进入电场后 在电场力作用下沿抛物线运动 其加速度方向竖直向下 设其大小为 a 由牛顿运动定律得qE ma 经过时间t0 粒子从平面 MN 上的点 P1进入磁场 由运动学公式和几何关系得 v0t0 at02 1 2 粒子速度大小 v1为 v1 2 2 00 vat 设速度方向与竖直方向的夹角为 tan 0 0 v at 此时粒子到出发点 P0的距离为 s0 v0t0 2 此后粒子进入磁场 在洛仑兹力作用下做匀速圆周运 动 圆周半径 r1 1 mV qB 设粒子首次离开磁场的点为P2 弧所张的圆心角为 2 则点P1到点P2的距离为 A 12 PP s1 2r1sin 由几何关系得 45 4 联立 解得 s1 2 0 mv qB 点P2与点P0相距l s0 s1 联立 解得l 00 221mvv qEB 点评 此题考查带电粒子在电场中的类平抛运动和磁场中的匀速圆周运动 难度中等 3 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 是的中点 若要使电子在 A 间垂直于 AM N M 飞出 求电子在磁场区域中运动的时间 M 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 5 所以电场强度的取值范围为 E 22 80 B es md 22 5 9 B es md 点评 此题与科技实际结合紧密 情景新颖 难度较大 分值较高 4 2010 山东理综 如图 3 所示 以两虚线为边界 中间存在平行纸面且与边界垂直 的水平电场 宽度为d 两侧为相同的匀强磁场 方向垂直纸面向里 一质量为m 带电 量 q 重力不计的带电粒子 以初速度v1垂直边界 射入磁场做匀速圆周运动 后进入电场做匀加速运 动 然后第二次进入磁场中运动 此后粒子在电场 和磁场中交替运动 已知粒子第二次在磁场中运动 的半径是第一次的二倍 第三次是第一次的三倍 以此类推 求 1 粒子第一次经过电场的过程中电场力所 做的功W1 2 粒子第n次经过电场时电场强度的大小En 3 粒子第n次经过电场所用的时间tn 4 假设粒子在磁场中运动时 电场区域场强为零 请画出从粒子第一次射入磁场 至第三次离开电场的过程中 电场强度随时间变化的关系图线 不要求写出推导过程 不 要求标明坐标刻度值 图 3 6 解得En 2 1 21 2 n mv qd 3 第n次经过电场时的平均速度 1 1 2 12 2 v nvv v nn n 则时间为 1 12 2 vn d v d t n n 4 根据电场强度的大小的表达式En 第一次经过电场时 n 1 E1 第 2 1 2