【步步高】2020年高考物理大一輪 第八章 高考熱點(diǎn)探究 新人教版選修3-1

1、高考熱點(diǎn)探究 一、結(jié)合左手定則、rmv/qB判斷帶電粒子在磁場中的運(yùn)動情形1(2020重慶理綜21)如圖1所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進(jìn)入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動軌跡為相應(yīng)的圓弧這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示圖1粒子編號質(zhì)量電荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為 ()A3、5、4 B4、2、5 C5、3、2 D2、4、5二、帶電粒子在組合磁場中的運(yùn)動2(2020山東理綜25)扭擺器是同步輻射裝

2、置中的插入件，能使粒子的運(yùn)動軌跡發(fā)生扭擺其簡化模型如圖2：、兩處的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)邊界豎直，相距為L，磁場方向相反且垂直于紙面一質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計的粒子，從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放，極板間電壓為U，粒子經(jīng)電場加速后平行于紙面射入?yún)^(qū)，射入時速度與水平方向的夾角30.圖2(1)當(dāng)區(qū)寬度L1L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1B0時，粒子從I區(qū)右邊界射出時速度與水平方向夾角也為30，求B0及粒子在區(qū)運(yùn)動的時間t.(2)若區(qū)寬度L2L1L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2B1B0，求粒子在區(qū)的最高點(diǎn)與區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差h.(3)若L2L1L、B1B0，為使粒子能返回區(qū)，求B2應(yīng)滿足的條件(4)若B1B2、

3、L1L2，且已保證了粒子能從區(qū)右邊界射出為使粒子從區(qū)右邊界射出的方向與從區(qū)左邊界射入的方向總相同，求B1、B2、L1、L2之間應(yīng)滿足的關(guān)系式三、有臨界情況的帶電粒子在磁場中的運(yùn)動3(2020廣東理綜35)如圖3(a)所示，在以O(shè)為圓心，內(nèi)外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)，存在輻射狀電場和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，內(nèi)外圓間的電勢差U為常量，R1R0，R23R0.一電荷量為q，質(zhì)量為m的粒子從內(nèi)圓上的A點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域，不計重力(1)已知粒子從外圓上以速度v1射出，求粒子在A點(diǎn)的初速度v0的大小(2)若撤去電場，如圖(b)，已知粒子從OA延長線與外圓的交點(diǎn)C以速度v2射出，方向與OA延長線成45角，求磁感

4、應(yīng)強(qiáng)度的大小及粒子在磁場中運(yùn)動的時間(3)在圖(b)中，若粒子從A點(diǎn)進(jìn)入磁場，速度大小為v3，方向不確定，要使粒子一定能夠從外圓射出，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于多少？圖3解析(1)因?yàn)閹щ娏Ｗ舆M(jìn)入復(fù)合場后做勻速直線運(yùn)動，則qv0BqE(2分)Rv0t0(1分)由聯(lián)立解得E，方向沿x軸正方向(2分)(2)若僅撤去磁場，帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動yv0 (1分)沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動(2分)xa()2由幾何關(guān)系知x R(1分)解得a(1分)(3)僅有磁場時，入射速度v4v0，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)軌道半徑為r，由牛頓第二定律有qvBm(1分)又qEma(1

5、分)可得r(1分)由幾何知識sin ，即sin ，(2分)帶電粒子在磁場中運(yùn)動周期T(1分)則帶電粒子在磁場中運(yùn)動時間tT所以tt0(2分)答案見解析試題分析近幾年全國、各省市的高考都把帶電粒子在電磁場中運(yùn)動的題目做為壓軸題，分值較高(18分以上)綜合性較強(qiáng)、過程復(fù)雜、情景抽象，歸納性強(qiáng)，數(shù)學(xué)運(yùn)算能力要求較高，題解突破口難以確認(rèn)，難度較大，是考生成績拉開檔次的一個題目但只要有信心，掌握一定的方法與解題技巧，就可能多得分，得高分，甚至得滿分命題特征1本類試題所給的場大都是分離的電磁場或者說由幾個場組合而成的，有些題目是交變的電磁場2題目涉及的過程較為復(fù)雜有電場中的勻加速直線運(yùn)動，勻強(qiáng)電場中的類平

6、拋運(yùn)動、勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動，且有交替3有運(yùn)動的臨界點(diǎn)4解題方法：(1)分析運(yùn)動過程；(2)畫圓弧，找半徑；(3)畫運(yùn)動軌跡知識鏈接1矢量(力、電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B)的合成與分解的方法：平行四邊形定則、正交分解法2帶電粒子的加速與偏轉(zhuǎn)：動能定理、運(yùn)動的合成與分解、牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式3帶電粒子在磁場中的勻速圓周運(yùn)動：向心力的來源，半徑公式、周期公式、運(yùn)動時間的確定：tT.4帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動軌跡的確定5關(guān)于基本粒子及微粒的電荷量與質(zhì)量(1)基本粒子的電荷量與質(zhì)量：電子(粒子)為e、質(zhì)子(氕核)為H、粒子為He、氘核為H、氚核為H等，式中左上角的數(shù)字為粒子質(zhì)量數(shù)、左下角的數(shù)字為

7、粒子的電荷數(shù)，從中可以比較它們質(zhì)量、電荷量的大小宏觀微粒如塵埃、微粒、油滴、小球等，電荷量與質(zhì)量由題意說明而定(2)帶電粒子的電荷量、質(zhì)量一般以比荷()的形式出現(xiàn)在各物理量表達(dá)式中.圖51 如圖5所示，在xOy直角坐標(biāo)系中，第象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，第象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過電壓為U的電場加速后，從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸進(jìn)入磁場區(qū)域，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后過y軸上的P點(diǎn)且垂直y軸進(jìn)入電場區(qū)域，在電場中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的C點(diǎn)已知OAOCd.求電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小(粒子的重力不計)2如圖6所示，MN是一段在豎直平面內(nèi)半徑為1

8、 m的光滑的1/4圓弧軌道，軌道上存在水平向右的勻強(qiáng)電場軌道的右 圖6側(cè)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B10.1 T現(xiàn)有一帶電荷量為1 C、質(zhì)量為100 g的帶正電小球從M點(diǎn)由靜止開始自由下滑，恰能沿NP方向做直線運(yùn)動，并進(jìn)入右側(cè)的復(fù)合場(NP沿復(fù)合場的中心線)已知AB板間的電壓為UBA2 V，板間距離d2 m，板的長度L3 m，若小球恰能從板的邊沿飛出，g取10 m/s2.求：(1)小球運(yùn)動到N點(diǎn)時的速度v；(2)水平向右的勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E；(3)復(fù)合場中的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2.圖73. 如圖7所示，豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系，第一象限有水平向左的勻強(qiáng)電場E1，第四象限有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且y (或B2 )(4)B1L1B2L23見解析解析(1)根據(jù)動能定理，qUmvmv，所以v0 .(2)如圖所示，設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R，由幾 何知識可知R2R2(R2R1)2，解得RR0.根據(jù)洛倫茲力公式qv2Bm，解得B.根據(jù)公式