新課標(biāo)1516高三物理帶電粒子在組合場(chǎng)提升練習(xí)題

1、新課標(biāo)15-16高三物理帶電粒子在組合場(chǎng)提升練習(xí)題在物理學(xué)中 ,帶電粒子就是指帶有電荷的微粒 ,以下是帶電粒子在組合場(chǎng)提升練習(xí)題 ,希望對(duì)考生有幫助。1. (2019保定期末)如下列圖 ,平面直角坐標(biāo)系的x軸上方存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng) ,場(chǎng)強(qiáng)為E1 ,第四象限內(nèi)OC與x軸正方向成60角 ,OC與x軸間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,OC與y軸間存在垂直O(jiān)C向下的勻強(qiáng)電場(chǎng) ,場(chǎng)強(qiáng)為E2。一質(zhì)量為m、帶電荷量為-q(q0)的粒子從O點(diǎn)以與x軸正方向成30角的初速度v0射入勻強(qiáng)電場(chǎng)E1中 ,經(jīng)一段時(shí)間后從x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ,經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好垂直穿過OC且剛好能到達(dá)y軸上的D

2、點(diǎn) ,O、Q間的距離為L(zhǎng) ,粒子重力不計(jì) ,求：(1)場(chǎng)強(qiáng)E1、E2的大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所用的時(shí)間t。2.(2019唐山一模)如圖甲所xOy平面內(nèi)存在半徑為R=16 cm的圓形有界磁場(chǎng)區(qū)域 ,有界磁場(chǎng)邊界和x軸相切于O點(diǎn) ,y軸上的P點(diǎn)為圓心 ,與y軸成60角的MN為圓形有界場(chǎng)的一條直徑 ,MN將磁場(chǎng)區(qū)域分成、兩局部。x軸下方為隨時(shí)間變化的電場(chǎng) ,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=810-3 V/m ,E-t圖象如圖乙所示 ,周期T=1.210-2 s。當(dāng)t=時(shí) ,第三象限的粒子源S沿y軸正方向發(fā)射比荷為108 C/kg的粒子 ,粒子經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)O由y軸左側(cè)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域 ,依次

3、經(jīng)P、M兩點(diǎn)MN離開磁場(chǎng)。測(cè)得粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=10-4 s ,重力不計(jì)。求：(1)有界磁場(chǎng)區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;(2)粒子源S的可能坐標(biāo)。3. (2019南昌一模)如下列圖 ,金屬板PQ、MN平行放置 ,金屬板長(zhǎng)為4a ,間距為4a ,二板間連接在輸出電壓為UPQ中央有一小孔O ,板間存在垂直紙面向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域PQNM ,且OP=OQ=a ,PM=QN=a?，F(xiàn)將一帶電小球從距上板某一高度由靜止釋放 ,小球從小孔O進(jìn)入磁場(chǎng) ,小球離開磁場(chǎng)后在平行金屬板間做直線運(yùn)動(dòng)恰好從下板N端射出電場(chǎng) ,重力加速度為g ,求：(1)帶電小球的電荷量與質(zhì)量之比;(2)小球從釋放到從下板

4、N端射出所需時(shí)間。4.(2019西安八校聯(lián)考)在如下列圖的空間里 ,存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上滿足B=。在豎直方向存在交替變化的勻強(qiáng)電場(chǎng)(豎直向上為正) ,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0=。一傾角為、長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面放置在此空間 ,斜面上有一質(zhì)量為m ,帶電荷量為-q的小球 ,從t=0時(shí)刻由靜止開始沿斜面下滑 ,設(shè)第7秒內(nèi)小球不會(huì)離開斜面 ,重力加速度為g。求：(1)第8秒內(nèi)小球離開斜面的最大距離;(2)第15秒內(nèi)小球未離開斜面 ,角應(yīng)滿足什么條件?5.如下列圖 ,平面直角坐標(biāo)系的第二象限內(nèi)存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從A點(diǎn)

5、以速度v0沿直線AO運(yùn)動(dòng) ,AO與x軸負(fù)方向成37角 ,在第四象限內(nèi)的區(qū)域內(nèi)加一最小電場(chǎng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)電場(chǎng)后 ,可使小球繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)到MN上的C點(diǎn) ,MN右側(cè)區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,小球在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并恰好沒從C點(diǎn)的速度大小為2v0 ,重力加速度為g ,sin 37=0.6 ,cos 37=0.8 ,求：(1)小球的帶電性質(zhì);(2)第二象限內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E1的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小;(3)區(qū)域內(nèi)最小電場(chǎng)強(qiáng)度E2的大小和方向;(4)區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度E3的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。沖刺卷八 帶電粒1.【詳細(xì)分析】(1)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如下列圖 ,粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中

6、做斜上拋運(yùn)動(dòng) ,由運(yùn)動(dòng)的合成與分解知y軸方向：v0sin 30=a且a= ,x軸方向：L=v0cos 30t1 ,聯(lián)立得E1= ,由對(duì)Q點(diǎn)時(shí)的速度大小為v0 ,方向與x軸正方向成30角斜向下 ,由幾何關(guān)系知粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=OQ=L ,由Bqv0=m得B= ,粒子在OC線下方做勻減速直線運(yùn)動(dòng) ,到D點(diǎn)速度剛好為0 ,設(shè)粒子在電場(chǎng)中的位移為s ,由幾何關(guān)系知tan 60= ,得s= ,而v=2s ,聯(lián)立解得E2=。(2)由(1)知粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1=2 ,粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2= ,粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t3= ,所以粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所用的時(shí)間t=t

7、1+t2+t3=L。答案 (1) (2)L2.【詳細(xì)分析】(1)帶電粒子在圓形有界磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡如下列圖 ,由幾何關(guān)系可知 ,在區(qū)域內(nèi)軌跡半徑R1=R ,在區(qū)域內(nèi)軌跡半徑2R2=R ,由r=可知B2=2B1 ,由周期公式T1= ,T2= ,那么粒子在圓形有界磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=+解得B12.510-4T。(2)由qB1v=得v=4103 m/s ,與y軸正向夾角30 ,將速度沿x軸負(fù)向與y軸正向分解：vx=vsin 30=2103 m/s ,vy=vcos 30=2103 m/s ,帶電粒子從S點(diǎn)發(fā)射運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過程 ,可y軸正向勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿x軸的變加速直線運(yùn)動(dòng)。粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)的第一種情

8、況如圖：粒子在反向加速過程到達(dá)O點(diǎn)。加速度a=8105 m/s2 ,x1=2a()2-=4.7 m ,由于運(yùn)動(dòng)的周期性 ,粒子到達(dá)O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1=nT+ ,y1=vy(nT+)=2(12n+8.5) m。粒子沿x軸運(yùn)動(dòng)的第二種情況如圖：粒子在反向減速過程到達(dá)O點(diǎn)。x2=2.5 m ,由于運(yùn)動(dòng)的周期性 ,粒子到達(dá)O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2=nT+T- ,y2=vy(nT+T-)=2(12n+9.5) m粒子源S的可能坐標(biāo)(-4.7 m ,-2(12n+8.5) m)或(-2.5 m ,-2(12n+9.5) m)。答案 (1)2.510-4T (2)(-4.7 m ,-2(12n+8.5) m)或(

9、-2.5 m ,-2(12n+9.5) m)3.【詳細(xì)分析】(1)由于帶電小球離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電場(chǎng)線方向成夾角且做直線運(yùn)動(dòng) ,所以小球是做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,mg=qE ,E= ,解得=。(2)設(shè)小球進(jìn)入小孔的速度為v ,在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)半徑為r ,Oe=x ,如下列圖 ,由物理知識(shí)知 ,Ocd=fdN= ,sin = ,在直角三角形ced中：cos = ,在直角三角形dfN中：tan = ,聯(lián)立解得：3sin2 =2sin cos -cos +cos2 ,4sin2 -1=2sin cos -cos(2sin -1)(2sin +1)-(2sin -1)cos =0 ,解得sin = ,=

10、 ,由題知：r=2a。由r= ,代入數(shù)據(jù)得v= ,設(shè)小球做自由落體時(shí)間為t1 ,那么t1= ,設(shè)小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2 ,那么t2= ,設(shè)小球做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t3 ,那么t3=t=t1+t2+t3=+。答案 (1) (2)+4.【詳細(xì)分析】(1)設(shè)第1秒內(nèi)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度為a ,由牛頓第二定律 ,得(mg+qE0)sin =ma第1秒末的速度為v=at第2秒內(nèi)有qE0=mg所以小qvB=圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=1 s由圖可知 ,小球在奇數(shù)秒內(nèi)沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng) ,在偶數(shù)秒內(nèi)離開斜面做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。所以第7秒末的速度為v7=a(t1+t3+t5+t7)=8gsin小球離開斜面的最大距離

11、為d=2R4=。(2)第15秒內(nèi)仍在斜面上 ,那么有v=atBqv(mg+qE0)cos又t=8 s解得arctan。答案 (1) (2)arctan5.【詳細(xì)分析】(1)帶電小球在第二象限a所示關(guān)系且小球只能做勻速直線運(yùn)動(dòng) ,由受力特點(diǎn)及左手定那么可判定小球帶正電。圖a(2)由圖a知tan 37= ,得E1=cos 37= ,得B1=。(3)當(dāng)區(qū)域中的電場(chǎng)強(qiáng)度最小時(shí) ,小球做直線運(yùn)動(dòng) ,此時(shí)受力如圖b所示(電場(chǎng)力方圖b小球做勻加速直線 ,由圖知cos 37= ,得E2= ,方向與x軸正方向成53角向上。(4)小球在區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,所以mg=qE3 ,得E3= ,因小球恰好不從右邊界穿出 ,小球運(yùn)動(dòng)軌跡如圖c所示 ,由(3)知F=mgsin 37 ,即a=gsin 37 ,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知(2v0)2-v=2aOC ,解得OC= ,由幾何關(guān)系知=tan 37 ,得r= ,由洛倫茲力提供向心力知B2q2v0=m ,聯(lián)立得B2=。圖c答案 (1)正電 (2)(3) 與x軸正方向成53角向上 (4)帶電粒子在疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)弄清疊加場(chǎng)的組成特點(diǎn)。(2)正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。3)畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 ,靈活選擇不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。假設(shè)只有兩個(gè)場(chǎng)且正交 ,合力為零 ,那么表現(xiàn)為勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止。例如電場(chǎng)與磁場(chǎng)滿足