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20123月高考物理模拟联考题目精选解析13带电粒子在电磁场中的运动学生版
带电粒子在电磁场中的运动 1.(19分)(2013年3月吉林二模)如图,xoy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场,一个质量为m、带电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的M(,a)点时,撤去电场,粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域(图中未画出),又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点。已知磁场方向垂直xoy平面(纸面)向里,磁感应强度大小为B,不计粒子的重力。试求: ⑴电场强度的大小; ⑵N点的坐标; ⑶矩形磁场的最小面积。 2. (19分) (2012年3月四川乐山市二模)如图所示,在平面坐标系xOy内,第II、III象限内存在沿y轴正方向的勻强电场,电场强度大小为第I、IV象限内存在垂直于纸面向外的匀强磁场.一带正电的粒子从第III象限中的Q( —2L, — L)点以速度v0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,然后又从y轴上的P(-2L,0)点射出磁场.不计粒子重力,求: (1) 粒子在磁场中做圆周运动的半径r (2) 粒子的比荷q/m和磁场的磁感应强度大小B; (3) 粒子从Q点出发运动到P点所用的时间t. 2. 解题指导:根据题述带电粒子运动过程,分别应用类平抛运动规律、牛顿运 3.(20分)(2012年3月兰州诊断)如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1,E的大小为1.5×l03v/m,B1大小为0.5T;第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面的匀强磁场,磁场的下边界与x轴重合。一质量m=l×10-14kg.电荷量q=2×10-10C的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向60°角从M点射入,沿直线运动,经P点后即进入处于第一象限内的磁场B2区域。一段时间后,小球经过y轴上的N点并与y轴正方向成60°角的方向飞出。M点的坐标为(0,-10),N点的坐标为(0,30),不计微粒重力,g取10m/s2。则求: (1)微粒运动速度v的大小; (2)匀强磁场B2的大小; (3)B2磁场区域的最小面积。 3.解析: 4.(18分)(2012年3月东北四校一模)如图所示的环状轨道处于竖直面内,它由半径分别为R和2R的两个半圆轨道、半径为R的两个四分之一圆轨道和两根长度分别为2R和4R的直轨道平滑连接而成。以水平线MN和PQ为界,空间分为三个区域,区域I和区域Ⅲ有磁感应强度为B的水平向里的匀强磁场,区域I和Ⅱ有竖直向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为+q的带电小环穿在轨道内,它与两根直轨道间的动摩擦因数为μ(0μ1),而轨道的圆弧形部分均光滑。在电场中靠近C点的地方将小环无初速释放,设小环电量保持不变(已知区域I和II的匀强电场强大小为,重力加速度为g)。求: (1)小环在第一次通过轨道最高点A时的速度vA的大小; (2)小环在第一次通过轨道最高点A时受到轨道的压力N的大小; (3)若从C点释放小环的同时,在区域II再另加一垂直于轨道平面向里的水平匀强电场,其场强大小为,则小环在两根直轨道上通过的总路程多大? 4.解: 点评:此题考查带电小环在复合场中的约束运动。涉及的知识点主要有:动能定理、牛顿运动定律等。 5. (19分) (2012年3月四川南充市二模)如图所示,一质量为m、电荷量为+q、重力不计的带电粒子,从A板的S点由静止开始释放,经A、B加速电场加速后,穿过中间偏转电场,再进人右侧匀强磁场区域.已知AB间的电压为U,MN极板间的电压为2U,MN两板间的距离和板长均为L,磁场垂直纸面向里、磁感应强度为B、有理想边界.求: (1) 带电粒子离幵B板时速度V0的大小; (2) 带电粒子离开偏转电场时速度V的大小与方向; (3) 要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场,磁场的宽度d多大? 5.(19分)解: 6.(18分) (2012年3月山东德州一模)如图甲所示,两平行金属板AB间接有如图乙所示的电压,两板间的电场可看作匀强电场,且两板外无电场,板长L=0.8 m,板间距离d=0.6 m。在金属板右侧有一磁感应强度B=2.0×10-2 T,方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁场宽度为l1=0.12 m,磁场足够长。MN为一竖直放置的足够大的荧光屏,荧光屏距磁场右边界的距离为l2=0.08 m,MN及磁场边界均与AB两板中线OO’垂直。现有带正电的粒子流由金属板左侧沿中线OO’连续射入电场中。已知每个粒子的速度v0=4.0×105 m/s,比荷=1.0×108 C/kg,重力忽略不计,每个粒子通过电场区域的时间极短,电场可视为恒定不变。 (1)求t=0时刻进入电场的粒子打到荧光屏上时偏离O’点的距离; (2)试求能离开电场的粒子的最大速度,并通过计算判断该粒子能
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