2019屆高三物理二輪復(fù)習(xí)習(xí)題：專題三規(guī)范答題與滿分指導(dǎo)版含答案

專題三電場(chǎng)和磁場(chǎng)規(guī)范答題與滿分指導(dǎo)帶電粒子在交變電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【典例】(16分)如圖3－3－14甲所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(π,10)×104N/C?，F(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷eq\f(q,m)＝106C/kg的正電荷從電場(chǎng)中的O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)t0＝1×10－5s后，通過(guò)MN上的P點(diǎn)進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，以電荷第一次通過(guò)MN時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律周期性變化。圖3－3－14(1)求電荷進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小。(2)求圖乙中t＝2×10－5s時(shí)刻電荷與P點(diǎn)的距離。(3)如果在P點(diǎn)右方d＝100cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板所需的時(shí)間。[審題探究]1．通讀題干，挖掘信息(1)電荷在電場(chǎng)中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為1×10－5s。(2)磁場(chǎng)周期性變化，電荷運(yùn)動(dòng)半徑發(fā)生變化。2．構(gòu)建情景，還原模型(1)電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)根據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)周期和磁場(chǎng)變化周期的關(guān)系，畫出電荷的運(yùn)動(dòng)示意圖。

規(guī)范解答評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與答題規(guī)則(1)電荷在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則：Eq＝ma①(2分)v0＝at0②(2分)代入數(shù)據(jù)解得v0＝π×104m/s③(1分)(2)當(dāng)B1＝eq\f(π,20)T時(shí)，電荷運(yùn)動(dòng)的半徑：r1＝eq\f(mv0,B1q)＝0.2m④(1分)周期T1＝eq\f(2πm,B1q)＝4×10－5s⑤(1分)當(dāng)B2＝eq\f(π,10)T時(shí)，電荷運(yùn)動(dòng)的半徑：r2＝eq\f(mv0,B2q)＝0.1m⑥(1分)周期T2＝eq\f(2πm,B2q)＝2×10－5s⑦(1分)故電荷從t＝0時(shí)刻開(kāi)始做周期性運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡見(jiàn)審題分析圖。電荷先沿大圓軌跡運(yùn)動(dòng)四分之一個(gè)周期再沿小圓軌跡運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期；t＝2×10－5s時(shí)刻與P點(diǎn)的水平距離為r1＝0.2m⑧(2分)(3)電荷從P點(diǎn)開(kāi)始，其運(yùn)動(dòng)的周期為T＝eq\f(T1,2)＋T2＋2t0＝6×10－5s，根據(jù)電荷的運(yùn)動(dòng)情況可知，電荷每一個(gè)周期向右沿PN運(yùn)動(dòng)的距離為0.4m，故電荷到達(dá)擋板前運(yùn)動(dòng)的完整周期數(shù)為2個(gè)，然后再運(yùn)動(dòng)eq\f(T1,4)，以90°角撞擊到擋板上。(2分)故電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板所需的總時(shí)間：t總＝t0＋2T＋eq\f(1,4)T1⑨(2分)解得t總＝1.4×10－4s⑩(1分)[答案](1)π×104m/s(2)0.2m(3)1.4×10－4s1.第(1)問(wèn)5分。學(xué)生若將①②合并為一式，即v＝eq\f(Eq,m)t，同樣給分；計(jì)算結(jié)果寫成3.14×104m/s，同樣給分。若將②③寫成連等形式且計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，扣3分。答題規(guī)則：(1)物理公式的書寫要有依據(jù)，即根據(jù)某定理、某定律、公式書寫要規(guī)范，盡量不要用綜合性較強(qiáng)的表達(dá)式。(2)對(duì)于②③兩式的書寫盡量不要用連等的形式，萬(wàn)一中間出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，則全式零分。2．第(2)問(wèn)6分，應(yīng)分別計(jì)算出粒子在B1、B2的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期，若沒(méi)有計(jì)算步驟，而只有文字說(shuō)明，扣2分，若考生沒(méi)有畫圖，且敘述不清，扣2分。答題規(guī)則：(1)有些題目需要計(jì)算后才知道物體的后續(xù)運(yùn)動(dòng)情況，此類題目要有計(jì)算過(guò)程。(2)本題需畫圖，才能明確地說(shuō)明粒子的運(yùn)動(dòng)情況。3．第(3)問(wèn)5分。考生需說(shuō)明粒子運(yùn)動(dòng)周期性，計(jì)算出粒子運(yùn)動(dòng)的周期，否則扣2分。答題規(guī)則：計(jì)算第(3)問(wèn)時(shí)要有必要的文字說(shuō)明，否則表達(dá)不清，不能讓閱卷老師理解考生的書寫過(guò)程，容易出現(xiàn)誤閱現(xiàn)象。規(guī)律總結(jié)(1)書寫物理方程要有理有據(jù)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本方程有qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，t＝eq\f(θ,2π)T，注意半徑公式要推導(dǎo)；(2)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程比較復(fù)雜的情況下，要盡量分步列方程，以防由于寫綜合方程，易出錯(cuò)誤而導(dǎo)致不得分；(3)幾何關(guān)系往往是解題的關(guān)鍵所在，一定要突出書寫；(4)畫出運(yùn)動(dòng)軌跡圖會(huì)使問(wèn)題豁然開(kāi)朗，畫圖一定要規(guī)范；(5)在時(shí)間比較緊張的情況下，要盡量根據(jù)題設(shè)條件寫出相關(guān)的方程，力爭(zhēng)能得步驟分，一定不要空白?！疽?guī)范訓(xùn)練】(2018·河北名校模擬)如圖3－3－15甲所示，燈絲K可以連續(xù)逸出不計(jì)初速度的電子，在K、A間經(jīng)大小為U的加速電壓加速后，從A板中心小孔射出，再?gòu)腗、N兩極板的正中間以平行極板的方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。M、N兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，間距為eq\f(\r(3),3)L。如果在兩板間加上如圖乙所示的電壓UMN，電子恰能全部射入如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。不考慮極板邊緣的影響，電子穿過(guò)平行板的時(shí)間極短，穿越過(guò)程可認(rèn)為板間電壓不變，磁場(chǎng)垂直紙面向里且范圍足夠大，不考慮電場(chǎng)變化對(duì)磁場(chǎng)的影響。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子的重力及它們之間的相互作用力。求：(1)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓UMN的峰值；(2)已知在t＝eq\f(T,4)時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子恰好能返回板間，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(3)從電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)開(kāi)始到離開(kāi)磁場(chǎng)的最短時(shí)間。圖3－3－15解析(1)電子在經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理可得eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)由題意可知在偏轉(zhuǎn)電壓出現(xiàn)峰值時(shí)進(jìn)入的電子恰好沿極板邊緣飛出電場(chǎng)eq\f(\r(3),6)L＝eq\f(1,2)at2；a＝eq\f(eUm,m·\f(\r(3),3)L)；L＝v0t聯(lián)立可得Um＝eq\f(2,3)U(2)設(shè)在t＝eq\f(T,4)時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度大小為v，v與v0之間夾角為θ，tanθ＝eq\f(eUm,\f(\r(3),3)Lm)·eq\f(L,v\o\al(2,0))＝eq\f(\r(3),3)，所以θ＝30°，v0＝vcosθ電子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由洛倫茲力提供向心力evB＝eq\f(mv2,R)根據(jù)幾何關(guān)系2Rcosθ＝eq\f(\r(3),3)L解得B＝eq\f(6,L)eq\r(\f(2mU,3e))(3)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，設(shè)電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，經(jīng)N板邊緣飛出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為eq\f(T,3)T＝eq\f(2πR,v)聯(lián)立可得tmin＝eq\f(L,v0)＋eq\f(T,3