2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)遷移訓(xùn)練8

1、遷移訓(xùn)練1. 如下圖，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線(xiàn)的四 條狹縫a、b、c和d,外筒的外半徑為ro.在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線(xiàn)方向的 均勻磁場(chǎng)、磁感強(qiáng)度的大小為 B，在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外 的電場(chǎng)，一質(zhì)量為 m帶電量為+ q的粒子，從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫 a的S點(diǎn)出發(fā)，初速為 零如果該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S,那么兩電極之間的電壓 U應(yīng)是多少？不計(jì)重力、整個(gè)裝置在真空中 解析帶電粒子從點(diǎn)S出發(fā)，在兩筒之間的電場(chǎng)力作用下加速，沿徑向穿出a而進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，粒子再回到S點(diǎn)的條件是能沿

2、徑向穿過(guò)狹縫 d,只要穿過(guò)了 d,粒子就會(huì)在電場(chǎng)力作用下先減速，再反向加速，經(jīng)d重新進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)然后，粒子將以同樣方式經(jīng)過(guò) c、d,再經(jīng)過(guò)a回到點(diǎn)S.如下圖.1 2R由洛倫茲力公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律得:設(shè)粒子射入磁場(chǎng)區(qū)的速度為 v,根據(jù)能量守恒有2mV= qU;設(shè)粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為qvB= mV/ R;由前面分析可知，要回到 S點(diǎn)，粒子從a到d必經(jīng)過(guò)扌圓周，所以半徑 R必定等于外筒的外半徑ro,答案即 R= ro,qrlB2由以上各式解得U= qr0B/2 m2. 如下圖，xOy坐標(biāo)平面在豎直面內(nèi)，x軸沿水平方向，y軸正方向豎直向上，在圖示空 間內(nèi)有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

3、.一帶電小球從 O點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中曲線(xiàn)所 示.關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 A. OAB軌跡為半圓B. 小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn) A時(shí)速度最大，且沿水平方向C. 小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒D. 小球在A點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力與重力大小相等解析小球重力不能忽略，因?yàn)樾∏驈撵o止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)， 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力和洛倫茲力作 用，其中洛倫茲力不做功，只有重力做功，機(jī)械能守恒，C對(duì)；小球在最低點(diǎn)時(shí)速度最大，再由小球在豎直方向的速度不斷增大，故可判斷小球不可能做圓周運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)，B對(duì)；在A處小球需要向心力，此時(shí)，洛倫茲力大于重力，D錯(cuò).答案BC3. 如下圖，邊長(zhǎng)為 L的等邊三角形 ABC為兩

4、個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的理想邊界，三角形內(nèi)的磁 場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,三角形外的磁場(chǎng)(足夠大)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為 B把粒子源放在頂點(diǎn) A處，它將沿/ A的角平分線(xiàn)發(fā)射質(zhì)量為 m電荷 qBL量為q、初速度為的負(fù)電粒子(粒子重力不計(jì)).求：XXXWXXXMXXX xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxx XXXXKM: KG- XXK X XX X Xx-kXXX X X XXX xxxx 過(guò)XXXX xxxxxxX詡 XXX XKXHXXKXKXX X X XX X X X X X X X xxxxxxxxx 從A射出的粒子第一次到達(dá) C點(diǎn)所用時(shí)間為多少?(2)

5、帶電粒子在題設(shè)的兩個(gè)有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期.解析(1)帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)將已如條件代入，有 r= L從A點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖，可得mvqvB= r2 n mIB1tA= 6tmnt AC= .3qB(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如第5問(wèn)圖所示.粒子通過(guò)圓弧從 C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的時(shí)間為tcB=65 n mT =3qB帶電粒子運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)aBC= 3( t Ac+ t CB)解得TABC=6n mIB'答案mn誦6 n mqB4. (2021 天津理綜，11) 一圓筒的橫截面如下圖，其圓心為Q筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.圓筒下面有相距為 d的平行金屬板

6、M N,其中M板帶正電荷，N板帶等量負(fù)電荷.質(zhì)量為m電荷量為q的帶正電粒子自 M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng) N板的小孔S以速度v沿半徑SQ方向射入磁場(chǎng)中.粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過(guò)程中沒(méi)有動(dòng)能損失，且電荷量保持不變，在不計(jì)重力的情況下，求：M N間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；圓筒的半徑R;2(3)保持M N間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，僅將M板向上平移3d,粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進(jìn)入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n.解析(1)設(shè)兩板間的電壓為 U,由動(dòng)能定理得gl= *mV由勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系得U= Ed2mv聯(lián)立上式可得E=2qd(2)粒子進(jìn)入

7、磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用幾何關(guān)系作出圓心Q'，圓半徑為r.設(shè)第1次碰撞點(diǎn)為A,由于粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞又從 S孔射出，因此，SA弧所對(duì)的圓心角/ AQ S 等于專(zhuān).冗2v qvB= mr由幾何關(guān)系得r = Ran -3 粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中洛倫茲力充當(dāng)向心力，由牛頓第二定律，得聯(lián)立式得r= 3qBv 保持M N間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，M板向上平移|d后，設(shè)板間電壓為 U，貝U U =學(xué)=彳設(shè)粒子進(jìn)入S孔時(shí)的速度為I 1/2v'，由式看出Ujv綜合式可得v '=fv3mv設(shè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，那么=希設(shè)粒子從S到第1次與圓筒碰撞期間的軌跡所對(duì)圓心角為 e，比擬兩式得到 r&#

8、39; = Rn可見(jiàn)e =-粒子須經(jīng)過(guò)4個(gè)這樣的圓弧才能從S孔射出，故n= 3"宀nd/3mv答案邳iqB3專(zhuān)家押題上名牌押題一 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的動(dòng)力，在P點(diǎn)拴一根絕緣細(xì)線(xiàn),1. 如下圖，在 xOy平面的第一、四象限，有水平向右勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第二、三象限中存在 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和場(chǎng)強(qiáng)大小與第一象限的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方 向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng).第一象限中 P點(diǎn)的坐標(biāo)是(R,、45°求:為R細(xì)線(xiàn)另一端系一個(gè)質(zhì)量為 n,帶電荷量為q的小球，現(xiàn)將細(xì)線(xiàn)拉至與水平方向成 角由靜止釋放.小球擺至0點(diǎn)位置時(shí)，細(xì)線(xiàn)恰好脫開(kāi)，小球跨過(guò)y軸，恰好做圓周運(yùn)動(dòng).(1) 電場(chǎng)

9、強(qiáng)度的大?。?2) 小球到達(dá)0點(diǎn)時(shí)的速度；小球在y軸左側(cè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)半徑.(1)小球跨過(guò)y軸，恰好做圓周運(yùn)動(dòng)，可知小球受到的電場(chǎng)力等于重力大小解析Eq= mg所以場(chǎng)強(qiáng) 小球從初始狀態(tài)釋放， 擺動(dòng)到0點(diǎn)時(shí)速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理：mg+R Eq2 +1122)R= 2mv得小球的速度v = ?.3 1 gR方向與y軸成60°角斜向上(3)小球在y軸左側(cè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球受到的電場(chǎng)力等于重力大小，洛倫茲力提供向心2v力f洛=“r2v即 qvB= ny得旋轉(zhuǎn)半徑為r =局護(hù)-1 gR= qB答案mg-(1)- (2).-1gR押題二 帶電粒子有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2. 如下圖，L1、L2

10、為兩平行的直線(xiàn)，間距為 d. L1下方和L2上方的空間有垂直于紙面向里 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B現(xiàn)有一質(zhì)量為 m電荷量為+ q的粒子，以速度 v從L1上的M點(diǎn)射入兩線(xiàn)之間的真空區(qū)域，速度方向與L1成0 = 30°角不計(jì)粒子所受的重力，試求：XXXXW xxxx XXXX"X X K X - 冥冥XX7 xxxxXX(1) 粒子從M點(diǎn)出發(fā)后，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間第一次回到直線(xiàn)Li上；(2) 假設(shè)在直線(xiàn)Li、L2之間的平面內(nèi)，存在與圖示速度方向垂直斜向上的場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，那么粒子經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間第一次到達(dá)直線(xiàn)L2 ；(3) 假設(shè)直線(xiàn)Li、L2之間無(wú)電場(chǎng)，v滿(mǎn)足什么條件時(shí)，粒子恰好

11、能回到M點(diǎn).解析(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，由圖可知粒子在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間2dvsin 304dv粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為300°，故偏轉(zhuǎn)的時(shí)間為300°t2= 360°T=5 2n m 5n m6 qB = 3qB4d 5 n m粒子從M點(diǎn)出發(fā)至第一次回到直線(xiàn) L1上所用時(shí)間為t總=t1+ t2= - + 麗X6X X X X X X XqE q= m(2)粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示，沿場(chǎng)強(qiáng)方向的加速度為1 2 位移y= 2at沿速度方向的位移x= vt由幾何關(guān)系有tan 302保3整理得普2+vt -込0解得所經(jīng)時(shí)間；'niv2 + 4 3qmEd-VqEmv 一，+入 t(負(fù)值舍去)(3)如圖丙所示，由幾何關(guān)系可知，