十年高考物理 大全分類解析 專題14 帶電粒子在復合場中的運動

1、2004-2013十年高考物理 大全分類解析 專題14 帶電粒子在復合場中的運動一、2013年高考題1（2013高考四川理綜第11題）如圖所示，豎直平面（紙面）內(nèi)有平面直角坐標系x0y,x軸沿水平方向。在x0的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B1的勻強磁場。在第二象限緊貼y軸固定放置長為、表面粗糙的不帶電絕緣平板，平板平行x軸且與x軸相距h。在第一象限內(nèi)的某區(qū)域存在方向互相垂直的勻強磁場（磁感應強度大小為B2，方向垂直于紙面向外）和勻強電場（圖中未畫出）。一質(zhì)量為m、不帶電的小球Q從平板下側(cè)A點沿x正向拋出；另一質(zhì)量也為m、帶電量為q的小球P從A點緊貼平板沿x軸正向運動，變?yōu)閯蛩龠\

2、動后從y軸上的D點進入電磁場區(qū)域做勻速圓周運動，經(jīng)圓周離開電磁場區(qū)域，沿y軸負方向運動，然后從x軸上的K點進入第四象限。小球P、Q相遇在第四象限內(nèi)的某一點，且豎直方向速度相同。設運動過程中小球P的電量不變，小球P和Q始終在紙面內(nèi)運動且均看作質(zhì)點，重力加速度為g。求：（1）勻強電場的場強大小，并判斷P球所帶電荷的正負；（2）小球Q的拋出速度v0取值范圍；（3）B1是B2的多少倍？2.(2013高考江蘇物理第15題)（16分）在科學研究中，可以通過施加適當?shù)碾妶龊痛艌鰜韺崿F(xiàn)對帶電粒子運動的控制。 如題15-1圖所示的xOy平面處于勻強電場和勻強磁場中，電場強度E和磁感應強度B隨時間作周期性變化的圖

3、象如題15-2圖所示。 x軸正方向為E的正方向，垂直紙面向里為B的正方向。 在坐標原點O有一粒子P，其質(zhì)量和電荷量分別為m和+q。 不計重力。 在時刻釋放P，它恰能沿一定軌道做往復運動。（1）求P在磁場中運動時速度的大小v0；（2）求B0應滿足的關系；（3）在t0(0< t0</2)時刻釋放P，求P速度為零時的坐標。3. （2013高考天津理綜物理第11題）(18分）一圓筒的橫截面如圖所示，其圓心為O。筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷N板帶等量負電荷。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)

4、N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中粒子與圈筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設粒子與圓筒碰撞過程中沒有動能損失，且電荷量保持不變，在不計重力的情況下，求： (1) M、N間電場強度E的大??；(2）圓筒的半徑R:（3）保持M、N間電場強度E不變，僅將M板向上平移2/3d，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n。二2012年高考題1（2012·海南物理）如圖，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里。一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板。若不計重力，下列四個物理量中哪一個改變時，粒子運動軌跡不會

5、改變？A粒子速度的大小B粒子所帶電荷量C電場強度D磁感應強度2（2012·新課標理綜）如圖，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面）。在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點射入柱形區(qū)域，在圓上的b點離開該區(qū)域，離開時速度方向與直線垂直。圓心O到直線的距離為?，F(xiàn)將磁場換為平行于紙面且垂直于直線的勻強電場，同一粒子以同樣速度沿直線在a點射入柱形區(qū)域，也在b點離開該區(qū)域。若磁感應強度大小為B，不計重力，求電場強度的大小。3.(2012·天津理綜)對鈾235的進一步研究在核能開發(fā)和利用中具有重要意義。如圖所示，質(zhì)量為m、電荷

6、量為q的鈾235離子，從容器下方的小孔S1不斷飄入加速電場，其初速度可視為零，然后經(jīng)過小孔S2垂直于磁場方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，做半徑為R的勻速圓周運動。離子行進半個圓周后離開磁場并被收集，離開磁場時離子束的等效電流為I。不考慮離子重力及離子間的相互作用。（1）求加速電場的電壓U；（2）求出在離子被收集過程中任意時間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M；（3）實際上加速電壓大小會在UU范圍內(nèi)微小變化。若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場加速后進入磁場中會發(fā)生分離，為使者兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊，應小于多少？（結(jié)果用百分數(shù)表示，保留兩位有效數(shù)字）。三

7、2011年高考題1.（2011安徽理綜卷第23題）如圖1所示，在以坐標原點O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)，有相互垂直的勻強電場和勻強磁場，磁感應強度為B，磁場方向垂直于xOy平面向里。一帶正電的粒子（不計重力）從O點沿y軸正方向以某一速度射入，帶電粒子恰好做勻速直線運動，經(jīng)t0時間從P點射出。（1）求電場強度的大小和方向。（2）若僅撤去磁場，帶電粒子仍從O點以相同的速度射入，經(jīng)t0/2時間恰從半圓形區(qū)域的邊界射出。求粒子運動加速度的大小。若僅撤去電場，帶電粒子仍從O點射入，且速度為原來的4倍，求粒子在磁場中運動的時間。2（2011福建理綜卷第22題）m、電荷量為q(q0)的粒子從坐標原點O處

8、，以初速度v0沿x軸正方向射人，粒子的運動軌跡見圖甲，不計粒子的重力。（1）求該粒子運動到y(tǒng)=h時的速度大小v；（2）現(xiàn)只改變?nèi)松淞Ｗ映跛俣鹊拇笮?，發(fā)現(xiàn)初速度大小不同的粒子雖然運動軌跡（y-x曲線）不同，但具有相同的空間周期性，如圖乙所示；同時，這些粒子在y軸方向上的運動（y-t關系）是簡諧運動，且都有相同的周期T=。.求粒子在一個周期內(nèi)，沿軸方向前進的距離s；.當入射粒子的初速度大小為v0時，其y-t圖像如圖丙所示，求該粒子在y軸方向上做簡諧運動的振幅A,并寫出y-t的函數(shù)表達式。 3（2011四川理綜卷第25題）如圖3所示：正方形絕緣光滑水平臺面WXYZ邊長l=，距地面h=。平行板電容器的

9、極板CD間距d=且垂直放置于臺面，C板位于邊界WX上，D板與邊界WZ相交處有一小孔。電容器外的臺面區(qū)域內(nèi)有磁感應強度B=1T、方向豎直向上的勻強磁場。電荷量q=5×10-13C的微粒靜止于W處，在CD間加上恒定電壓U=2.5V，板間微粒經(jīng)電場加速后由D板所開小孔進入磁場（微粒始終不與極板接觸），然后由XY邊界離開臺面。在微粒離開臺面瞬時，靜止于X正下方水平地面上A點的滑塊獲得一水平速度，在微粒落地時恰好與之相遇。假定微粒在真空中運動、極板間電場視為勻強電場，滑塊視為質(zhì)點，滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2，取g=10m/s2（1）求微粒在極板間所受電場力的大小并說明兩板的極性；（2）求

10、由XY邊界離開臺面的微粒的質(zhì)量范圍；（3）若微粒質(zhì)量mo=1×10-13kg，求滑塊開始運動時所獲得的速度。 四2010年高考題1（2010福建理綜）如圖1所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強的偏轉(zhuǎn)電場。一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進入場強大小為E的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在照相底片D上。已知同位素離子的電荷量為q (q0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場強大小為E0的勻強電場和磁感應強度大小為B0的勻強磁場，照相底片與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響。(1)求從狹縫S2射出

11、的離子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)。2.（2010海南物理）圖2中左邊有一對平行金屬板，兩板相距為d電壓為V；兩板之間有勻強磁場，磁感應強度大小為B0，方向與金屬板面平行并垂直于紙面朝里。圖中右邊有一半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面朝里。一電荷量為q的正離子沿平行于全屬板面、垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間，沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑EF方向射入磁場區(qū)域，最后從圓形區(qū)城邊界上的G點射出已知弧所對應的圓心角

12、為，不計重力求(1)離子速度的大??；(2)離子的質(zhì)量【點評】此題重點考查濾速器和帶電粒子在有界勻強磁場中的運動，解答時要畫出軌跡示意圖，注意利用題述條件和幾何關系。3。（2010安徽理綜）如圖3甲所示，寬度為d的豎直狹長區(qū)域內(nèi)（邊界為L1、L2），存在垂直紙面向里的勻強磁場和豎直方向上的周期性變化的電場（如圖3乙所示），電場強度的大小為E0，E>0表示電場方向豎直向上。t=0時，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線運動到Q點后，做一次完整的圓周運動，再沿直線運動到右邊界上的N2點。Q為線段N1 N2的中點，重力加速度為g。上述d、E0、m、v、g為已知

13、量。(1)求微粒所帶電荷量q和磁感應強度B的大??；(2)求電場變化的周期T；(3)改變寬度d，使微粒仍能按上述運動過程通過相應寬度的區(qū)域，求T的最小值。五2009年高考題xyRO/Ov帶點微粒發(fā)射裝置C1.（2009年浙江卷）如圖所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上。在xOy平面內(nèi)與y軸平行的勻強電場，在半徑為R的圓內(nèi)還有與xOy平面垂直的勻強磁場。在圓的左邊放置一帶電微粒發(fā)射裝置，它沿x軸正方向發(fā)射出一束具有相同質(zhì)量m、電荷量q(q0)和初速度v的帶電微粒。發(fā)射時，這束帶電微粒分布在0y2R的區(qū)間內(nèi)。已知重力加速度大小為g。（1）從A點射出的帶電微粒平行于x軸從C點進入有磁場區(qū)域，并

14、從坐標原點O沿y軸負方向離開，求電場強度和磁感應強度的大小與方向。（2）請指出這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域，并說明理由。（3）在這束帶電磁微粒初速度變?yōu)?v，那么它們與x軸相交的區(qū)域又在哪里？并說明理由。 六2008年高考題1.（2008·北京理綜·19.）在如圖所示的空間中，存在場強為E的勻強電場，同時存在沿x軸負方向，磁感應強度為B的勻強磁場。一質(zhì)子(電荷量為e)在該空間恰沿y軸正方向以速度v勻速運動。據(jù)此可以判斷出A質(zhì)子所受電場力大小等于eE，運動中電勢能減?。谎貁軸正方向電勢升高B質(zhì)子所受電場力大小等于eE，運動中電勢能增大；沿z軸正方向電勢降低C質(zhì)子所受電場力大小

15、等于evB，運動中電勢能不變；沿z軸正方向電勢升高D質(zhì)子所受電場力大小等于evB，運動中電勢能不變；沿z軸正方向電勢降低2（2008·四川理綜·24）如圖，一半徑為R的光滑絕緣半球面開口向下，固定在水平面上。整個空間存在勻強磁場，磁感應強度方向豎直向下。一電荷量為q（q0）、質(zhì)量為m的小球P在球面上做水平的勻速圓周運動，圓心為O。球心O到該圓周上任一點的連線與豎直方向的夾角為（0。為了使小球能夠在該圓周上運動，求磁感應強度大小的最小值及小球P相應的速率。重力加速度為g。 3（2008·山東理綜）兩塊足夠大的平行金屬極板水平放置，極板間加有空間分布均勻、大小隨時間周

16、期性變化的電場和磁場，變化規(guī)律分別如圖1、圖2所示（規(guī)定垂直紙面向里為磁感應強度的正方向）。在t=0時刻由負極板釋放一個初速度為零的帶負電的粒子（不計重力）。若電場強度E0、磁感應強度B0、粒子的比荷均已知，且t0=，兩板間距h=。(l）求位子在0t0時間內(nèi)的位移大小與極板間距h的比值。(2）求粒子在極板間做圓周運動的最大半徑（用h表示）。(3）若板間電場強度E隨時間的變化仍如圖l所示，磁場的變化改為如圖3所示試畫出粒子在板間運動的軌跡圖（不必寫計算過程）。七2007年高考題1.（2007·全國理綜1）兩平面熒光屏互相垂直放置，在兩屏內(nèi)分別取垂直于兩屏交線的直線為x和y軸，交點O為原

17、點，如圖所示。在y>0，0<x<a的區(qū)域有垂直于紙面向內(nèi)的勻強磁場，在y>0，x>a的區(qū)域有垂直于紙面向外的勻強磁場，兩區(qū)域內(nèi)的磁感應強度大小均為B。在O點出有一小孔，一束質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的粒子沿x周經(jīng)小孔射入磁場，最后打在豎直和水平熒光屏上，使熒光屏發(fā)亮。入射粒子的速度可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。已知速度最大的粒子在0<x<a的區(qū)域中運動的時間與在x>a的區(qū)域中運動的時間之比為25，在磁場中運動的總時間為7T/12，其中T為該粒子在磁感應強度為B的勻強磁場中做圓周運動的周期。試求兩個熒光屏上亮線的范圍（不計重力的影響

18、）。八2006年高考題abOO1、（2006·全國理綜1）圖中為一“濾速器”裝置的示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場，使所選電子仍能夠沿水平直線OO運動，由O射出。可能達到上述目的的辦法是（ ） A、使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里 B、使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里C、使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外D、使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外×××××&

19、#215;×××BEv0122.（2006·四川理綜）如圖所示，在足夠大的空間范圍內(nèi)，同時存在著豎直向上的勻強電場和垂直紙面向里的水平勻強磁場，磁感應強度B=1.57T。小球1帶正電，其電量與質(zhì)量之比 =4C/kg。所受重力與電場力的大小相等；小球2不帶電，靜止放置于固定的水平懸空支架上。小球1向右以v0=/s的水平速度與小球2正碰，碰后經(jīng)過0.75s再次相碰。設碰撞前后兩小球帶電情況不發(fā)生改變，且始終保持在同一豎直平面內(nèi)。(取g=10m/s2)，問： 電場強度E的大小是多少？兩小球的質(zhì)量之比是多少？xyzO九2005年高考題1.（2005·全

20、國理綜2）在同時存在勻強電場和勻強磁場的空間中取正交坐標系Oxyz（z軸正方向豎直向上），如圖所示。已知電場方向沿z軸正方向，場強大小為E；磁場方向沿y軸正方向，磁感應強度的大小為B；重力加速度為g。問：一質(zhì)量為m、帶電量為+q的從原點出發(fā)的質(zhì)點能否在坐標軸（x，y，z）上以速度v做勻速運動？若能，m、q、E、B、v及g應滿足怎樣的關系？若不能，說明理由。2.（2005·北京春招）兩塊金屬a、b平行放置，板間存在與勻強電場正交的勻強磁場，假設電場、磁場只存在于兩板間的空間區(qū)域。一束電子以一定的初速度v0從兩極板中間，沿垂直于電場、磁場的方向射入場中，無偏轉(zhuǎn)地通過場區(qū)，如圖所示。已知板長l=10cm，兩板間距d=，兩板間電勢差U=150V，v0=2.0×107m/s。求： （1）求磁感應強度B的大??； （2）若撤去磁場，求電子穿過電場時偏離入射方向的距離，以及電子通過場區(qū)后動能增加多少？ （電子所帶電荷量的大小與其質(zhì)量之比，電子電荷量的大小e=1.60×1019C） 十2004年高考題1.（2004·江蘇物理）湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖所示，真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和