高三物理二轮冲刺《对带电粒子在复合场中运动的考查》知识点专练练习(30分钟,含详解).doc

( 本卷共 4 小题，满分 60 分．建议时间： 30 分钟 ) 本部分是高考试题中的重点内容，高考压轴题，对审题能力，运算能力、利 用数学知识处理 物理问题的能力要求高，带电粒子在复合场中运动问题分为 命题专家 两类：一类为电场与磁场的相邻场，另一类为电场与磁场的叠 加场，处理问 寄语 题的关键是正确分析带电粒子受力，弄清运动过程及其遵循的规律是解决问 题的关键  . 五十八、带电粒子在电磁场中的运动 1．(2012 ·江苏连云港调研  ) 如图  1 所示，两导体板水平放置，两板间电势差为  U，带电粒子以某一初 速度  v0，沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀 强磁场，则：粒子射入磁场和射出磁场的  M、 N两点间的距离  d 随着  U和  v0 的变化情况为  (  ) 图 1 A． d 随 v0 增大而增大， d 与 U无关 B． d 随 v0 增大而增大， d 随 U增大而增大 C． d 随  U增大而增大，  d 与  v0 无关 D． d 随  v0 增大而增大，  d 随  U增大而减小 2．(2012 ·云南昆明市  5 月适应性检测，  25) 如图  2 所示的  xOy平面内有一半 径为  R、以坐标原点  O为圆心的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，在直线  x＝ R和  x＝ R＋L 之间 有向  y 轴负方向的匀强电场，在原点  O有一离子源向  y 轴正方向发射速率  v0 的带电离子，离子射出磁 场时速度与  x  轴平行，射出磁场一段时间后进入电场，最终从  x  轴上的  P( R＋ L, 0) 点射出电场，不计 离子重力，求电场强度  E 与磁感应强度  B 大 小之比． 图 2 3．如右图 3 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2 R 和 4 R 的直轨道平滑连接而成．以水平线 和 为界，空间 MN PQ 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 (0< μ <1) ，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 2 mg g ) ．求： ＝ ，重 力加速度为 E q 图 3 小环在第一次通过轨道最高点A时的速度 vA 的大小； 小环在第一次通过轨道最高点A时受到轨道的压力的大小； (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 mg E′＝  q ，则小环在两根直轨道上通过的总路程多大？ 五十九、综合应用 4．如图  4 所示， 条形区域Ⅰ内存在垂直于纸面向外  的匀强磁场，磁感应强度 B1＝ 0.3 T  ，Ⅱ内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度  B2＝  3B1， BB′、 CC′间存在沿纸面 方向竖直向下的匀强电场 E， AA′、 BB′、 CC′、 DD′为磁场边界，它们相互平行，条形区域的长度 足够长，磁场宽度及 B B′、 CC′之间的距离 d＝ 1 m．一束带正电 的某种粒子从 AA′上的 O点以沿与 AA′成 CC′成  60°角以 v1＝2×10 6 m/s 射入磁场，刚好垂直边界 BB′射出区域Ⅰ而进入匀强电场，且沿与 60°角进入区域Ⅱ， 最后粒子刚好不能从 磁场区域Ⅱ射出， 取 π≈ 3，不计粒子所受重力．  求： 图 4 q 粒子的比荷 ； m 电场强度 E 的大小； 粒子从 O到 DD′所用的时间． ( 保留两位有效数字 ) 1． A  [ 带电粒子射出电场时速度  的偏转角为  参考答案θ，如图 (a)  所示， 有： cos ＝ v0 ＝ mv (b) 可知 d ＝ 2 cos mv ＝ 2mv0 θ ，又 ，由粒子在磁场中的轨迹如图 θ ＝ 2 ·cos θ ， A v R Bq R Bq Bq 正确． ] 2．解析 离子在磁场中做圆周运动，设其运动半径为 r ，圆心为 O1，由洛伦 兹力提供离 子做圆 2 v0 周运动的向心力，有 qv0B＝ mr 离子运动 轨迹如图所示，据几何关系可得： 2 r ＝ 2 R 粒子在电场中做类平抛运动 L＝v0t ＝ 1at 2 2 qE 粒子的加速度 a＝ m E v0R2 联立以上各式解得： B＝ L2. v0R2 答案 L2 3．解析 (1) 从 C到 A，