江苏省2020版高考物理三轮复习电磁学综合题带电粒子在复合场中的运动练习含解析.doc

教学资料范本江苏省2020版高考物理三轮复习电磁学综合题带电粒子在复合场中的运动练习含解析编 辑：_时 间：_热点18电磁学综合题(带电粒子在复合场中的运动)(建议用时：20分钟)1(20xx盐城高三三模)反射式速调管是常用的微波器件之一、它利用电子团在电场中的振荡来产生微波、其振荡原理与下述过程类似已知静电场的方向平行于x轴、其电势随x的分布如图所示一质量m1.01020 kg、电荷量q1.0109 C的带负电的粒子从(1 cm、0)点由静止开始、仅在电场力作用下在x轴上往返运动忽略粒子的重力等因素求：(1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比；(2)该粒子运动的最大动能Ekm；(3)该粒子运动的周期T.2如图所示、在直角坐标系xOy平面的第一、四象限内各有一个边长为L的正方形匀强磁场区域、第二、三象限区域内各有一个高L、宽2L的长方形匀强磁场、其中在第二象限内有垂直坐标平面向外的匀强磁场、第一、三、四象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场、各磁场的磁感应强度大小均相等、第一象限的xL、Ly2L的区域内、有沿y轴正方向的匀强电场现有一质量为m、电荷量为q的带负电粒子从坐标(L、)处以初速度v0沿x轴负方向射入电场、射出电场时通过坐标(0、L)点、不计粒子重力(1)求电场强度大小E；(2)为使粒子进入磁场后途经坐标原点O到达坐标(L、0)点、求匀强磁场的磁感应强度大小B；(3)求第(2)问中粒子从进入磁场到坐标(L、0)点所用的时间3(20xx南京师大附中质检)如图所示、在真空室内的P点、能沿纸面向各个方向不断发射电荷量为q、质量为m的粒子(不计重力)、粒子的速率都相同ab为P点附近的一条水平直线、P到直线ab的距离PCL、Q为直线ab上一点、它与P点相距PQL.当直线ab以上区域只存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场时、水平向左射出的粒子恰到达Q点；当ab以上区域只存在平行该平面的匀强电场时、所有粒子都能到达ab直线、且它们到达ab直线时动能都相等、其中水平向左射出的粒子也恰好到达Q点已知sin 370.6、cos 370.8、求：(1)粒子的发射速率；(2)匀强电场的场强大小和方向；(3)仅有磁场时、能到达直线ab的粒子所用最长时间和最短时间的比值热点18电磁学综合题 (带电粒子在复合场中的运动)1解析：(1)由题图可知：x轴左侧电场强度大小E1 V/m2.0103 V/mx轴右侧电场强度大小E2 V/m4.0103 V/m所以.(2)粒子运动到原点时速度最大、根据动能定理有qE1xEkm其中x1.0102 m联立式并代入数据可得Ekm2.0108 J(3)设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为t1、t2、在原点时的速度为vm、由运动学公式有vmt1vmt2又EkmmvT2(t1t2)联立式并代入数据可得T3.0108 s.答案：(1)(2)2.0108 J(3)3.0108 s2解析：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动有：Lv0t、at2、qEma联立解得：E.(2)粒子进入磁场时、速度方向与y轴负方向夹角的正切值tan 1速度大小vv0设x为每次偏转圆弧对应的弦长、根据运动的对称性、粒子能到达(L、0)点、应满足L2nx、其中n1、2、3、粒子轨迹如图甲所示、偏转圆弧对应的圆心角为；当满足L(2n1)x时、粒子轨迹如图乙所示若轨迹如图甲、设圆弧的半径为R、圆弧对应的圆心角为.则有xR、此时满足L2nx、联立可得：R洛伦兹力提供向心力、则有：qvBm得：B(n1、2、3)若轨迹如图乙、设圆弧的半径为R、圆弧对应的圆心角为.则有xR、此时满足L(2n1)x、联立可得：R洛伦兹力提供向心力、则有：qvBm得：B(n1、2、3)所以为使粒子进入磁场后途经坐标原点O到达坐标(L、0)点、匀强磁场的磁感应强度大小B(n1、2、3)或B(n1、2、3)(3)若轨迹如图甲、粒子从进入磁场到从坐标(L、0)点射出磁场过程中、圆心角的总和2n22n、则tT.若轨迹如图乙、粒子从进入磁场到从坐标(L、0)点射出磁场过程中、圆心角的总和(2n1)2(4n2)、则tT所以粒子从进入磁场到坐标(L、0)点所用的时间为或.答案：(1)(2)B(n1、2、3)或B(n1、2、3)(3)或3解析：(1)设粒子做匀速圆周运动的半径为R、过O作PQ的垂线交PQ于A点、如图甲所示：由几何知识可得代入数据可得粒子轨迹半径RQO洛伦兹力提供向心力Bqvm解得粒子发射速度为v.(2)真空室只加匀强电场时、由粒子到达ab直线的动能相等、可知ab为等势面、电场方向垂直ab向下水平向左射出的粒子经时间t到达Q点、在这段时间内CQvtPCLat2式中a解得电场强度的大小为E.(3)只有磁场时、粒子以O1为圆心沿圆弧PD运动、当圆弧和直线ab相切于D点时、粒子速度的偏转角最大、对应的运动时间最长、如图乙所示据图有sin 解得37故最大偏转角max233粒子在磁场中运动最大时长t1T式中T为粒子在磁场中运动的周期粒子以O2为圆心沿圆弧PC