2014年版高考物理第7講帶電粒子在組合場(chǎng)和疊加復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)測(cè)試強(qiáng)化練二輪真題目訓(xùn)練

1、第7講 帶電粒子在組合場(chǎng)和疊加復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.如圖所示的坐標(biāo)系，x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向在x軸上方空間的第一、第二象限內(nèi)，既無電場(chǎng)也無磁場(chǎng)，在第三象限內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第四象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向、場(chǎng)強(qiáng)大小與第三象限電場(chǎng)強(qiáng)度相等的勻強(qiáng)電場(chǎng)一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電質(zhì)點(diǎn)，從y軸上yh處的P1點(diǎn)以一定的水平初速度沿x軸負(fù)方向進(jìn)入第二象限，然后經(jīng)過x軸上x2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入第三象限，帶電質(zhì)點(diǎn)恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，之后經(jīng)過y軸上y2h處的P3點(diǎn)進(jìn)入第四象限試求：(1)第三象限空間中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(2)帶電質(zhì)點(diǎn)在第四象限空間運(yùn)動(dòng)過程中的最小

2、速度解析：(1)質(zhì)點(diǎn)從P2到P3的運(yùn)動(dòng)過程中，重力與電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供向心力則qEmg解得E在第二象限內(nèi)從P1到P2的運(yùn)動(dòng)過程是只在重力作用下的平拋運(yùn)動(dòng)，即hgt2,2hv0t，vygt那么質(zhì)點(diǎn)從P2點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)時(shí)的速度為v2 方向與x軸負(fù)方向成45角，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示質(zhì)點(diǎn)在第三象限內(nèi)滿足qvBm由幾何知識(shí)可得：(2R)2(2h)2(2h)2，所以B.(2)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入第四象限，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)豎直方向的速度減小到零時(shí)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度最小，也就是說最小速度vmin是v在水平方向的分量，則vminvcos 45，方向沿x軸正方向答案：(1)(2)，方向沿x軸正方

3、向2在如圖所示的直角坐標(biāo)系中，x軸的上方存在與x軸正方向成45角斜向右下方的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)的大小為E104 V/m.x軸的下方有垂直于xOy面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B2102 T把一個(gè)比荷為2108 C/kg的正電荷從坐標(biāo)為(0,1)的A點(diǎn)處由靜止釋放電荷所受的重力忽略不計(jì)(1)求電荷從釋放到第一次進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所用的時(shí)間；(2)求電荷在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；(保留兩位有效數(shù)字)(3)當(dāng)電荷第二次到達(dá)x軸時(shí)，電場(chǎng)立即反向，而場(chǎng)強(qiáng)大小不變，試確定電荷到達(dá)y軸時(shí)的位置坐標(biāo)解析：(1)如圖，電荷從A點(diǎn)勻加速運(yùn)動(dòng)到x軸上C點(diǎn)的過程：位移sAC m加速度a21012 m/s2時(shí)間t106 s.

4、(2)電荷到達(dá)C點(diǎn)的速度為vat2106 m/s速度方向與x軸正方向成45角，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)由qvB得R m即電荷在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑為0.71 m.(3)軌跡圓與x軸相交的弦長為xR1 m，所以電荷從坐標(biāo)原點(diǎn)O再次進(jìn)入電場(chǎng)中，且速度方向與電場(chǎng)方向垂直，電荷在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)設(shè)電荷到達(dá)y軸的時(shí)間為t，則：tan 45解得t2106 s則類平拋運(yùn)動(dòng)中垂直于電場(chǎng)方向的位移Lvt4 my8 m即電荷到達(dá)y軸時(shí)位置坐標(biāo)為(0,8)答案：(1)106 s(2)0.71 m(3)(0,8)3(2013鄭州市預(yù)測(cè))如圖甲所示，兩平行金屬板長度l不超過0.2 m，兩板間電壓U隨時(shí)間t變化的Ut圖象如圖乙所示在

5、金屬板右側(cè)有一左邊界為MN、右邊無界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.01 T，方向垂直紙面向里現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度v0105 m/s射入電場(chǎng)中，初速度方向沿兩板間的中線OO方向磁場(chǎng)邊界MN與中線OO垂直已知帶電粒子的比荷108 C/kg，粒子的重力和粒子之間的相互作用力均可忽略不計(jì)(1)在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi)，可以把板間的電場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)做恒定的請(qǐng)通過計(jì)算說明這種處理能夠成立的理由；(2)設(shè)t0.1 s時(shí)刻射入電場(chǎng)的帶電粒子恰能從金屬板邊緣穿越電場(chǎng)射入磁場(chǎng)，求該帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)速度的大小；(3)對(duì)于所有經(jīng)過電場(chǎng)射入磁場(chǎng)的帶電粒子，設(shè)其射入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和從磁場(chǎng)射出的出射點(diǎn)間的距離為d

6、，試判斷：d的大小是否隨時(shí)間變化？若不變，證明你的結(jié)論；若變化，求出d的變化范圍解析：(1)帶電粒子在金屬板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2106 s，由于t遠(yuǎn)小于T(T為電壓U的變化周期)，故在t時(shí)間內(nèi)金屬板間的電場(chǎng)可視為恒定的另解：在t時(shí)間內(nèi)金屬板間電壓變化U2103 V，由于U遠(yuǎn)小于100 V(100 V為電壓U最大值)，電壓變化量特別小，故t時(shí)間內(nèi)金屬板間的電場(chǎng)可視為恒定的(2)t0.1 s時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓U100 V，由動(dòng)能定理得qUmvmv代入數(shù)據(jù)得v11.41105 m/s.(3)設(shè)某一時(shí)刻射出電場(chǎng)的粒子的速度大小為v，速度方向與OO夾角為，則v粒子在磁場(chǎng)中有qvB由幾何關(guān)系得d2Rcos 由以上

7、各式解得d代入數(shù)據(jù)解得d0.2 m顯然d不隨時(shí)間變化答案：(1)見解析(2)1.41105 m/s(3)d0.2 m不隨時(shí)間變化4坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一點(diǎn)狀的放射源，它向xOy平面內(nèi)的x軸上方各個(gè)方向發(fā)射粒子，粒子的速度大小都是v0，在0yd的區(qū)域內(nèi)分布有指向y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，其中q與m分別為粒子的電荷量和質(zhì)量；在dy2d的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)ab為一塊很大的平面感光板，放置于y2d處，如圖所示觀察發(fā)現(xiàn)此時(shí)恰無粒子打到ab板上(不考慮粒子的重力)(1)求粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?3)將ab板平移到什么位置時(shí)所有粒子均能打到板上？并求出此時(shí)ab板上被粒子打中的區(qū)域的長度解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理：Eqdmv2mv則末動(dòng)能為Ekmv2Eqdmv2mv.(2)根據(jù)(1)中結(jié)果可知v2v0，對(duì)于沿x軸正方向射出的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與x軸正方向夾角，其在電場(chǎng)中沿x軸方向的位移x1v0tv0d.該粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)幾何知識(shí)可知：若該粒子不能打到ab板上，則所有粒子均不能打到ab板上，因此該粒子軌跡必與ab板相切，其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑滿足關(guān)系式drrcos 60，則rd，又根據(jù)洛倫茲力提供向心力Bqv，可得B.(3)根據(jù)幾何知識(shí)可知，沿x軸負(fù)方向射出的粒子若能