2019-2020年高考物理专题复习 带电粒子在复合场中运动 粤教版.doc

2019-2020年高考物理专题复习 带电粒子在复合场中运动 粤教版+BB0EPSA1A2加速电场速度选择器1是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小Bv加速电源第20题图2用于加速粒子的回旋加速器其核心部分如图所示，两D形盒分别与电源相连下列说法正确的是 A要使加速器能对质子加速，两盒应该与交变电源相连 B质子在电场中被加速，加速电压越高，射出的速率v越大 CD型盒的直径越大，射出的率度v越大D质子在磁场中运动的周期随质子速度增大而增大DC+3. 如图为磁流体发电机的原理图，等离子体束（含有正、负离子）以某一速度垂直喷射入由一对磁极CD产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板稳定后电流表中的电流从“+”极流向“-”极，由此可知 A. D磁极为N极 B. 正离子向B板偏转C. 负离子向D磁极偏转 D. 离子在磁场中偏转过程洛仑兹力对其不做功4如图，在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，其竖直边界AB，CD的宽度为d，在边界AB左侧是竖直向下、场强为E的匀强电场现有质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场，随后与边界AB成45射入磁场若粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且不碰到正极板(1)请画出粒子上述过程中的运动轨迹，并求出粒子进入磁场时的速度大小v；(2)求匀强磁场的磁感应强度B；(3)求金属板间的电压U的最小值5（18分）如图所示，内圆半径为r、外圆半径为2r的圆环内有垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场圆环左侧的平行板电容器两板间电压为U，靠近M板处静止释放质量为m、电量为q的正离子，经过电场加速后从N板小孔射出，并沿圆环直径方向射入磁场，求：(1) 离子从N板小孔射出时的速率；(2) 离子在磁场中做圆周运动的半径；(3) 要使离子不进入小圆区域，磁感应强度的取值范围（1）设离子射入匀强磁场时的速率为v，由动能定理得： 解得：（2）设离子在磁场中圆周运动的半径为R，离子所受洛伦兹力提供向心力：由牛顿第二定律有： 联立可得（3）若离子恰好不进入小圆，设离子与小圆相切时轨道半径为R0，此时轨迹如图所示，在中，由几何关系得：解得：要使离子不进入小圆，必须解得磁感应强度（评分说明：各3分；各2分；各2分）d6（18分）如图所示，质量m0.015kg的木块Q放在水平桌面上的A点A的左边光滑，右边粗糙，与木块间的动摩擦因数0.08在如图的两条虚线之间存在竖直向上的匀强电场和水平向里的匀强磁场，场强分别为E20N/C、B1T场区的水平宽度d0.2m，竖直方向足够高带正电的小球P，质量M0.03kg，电荷量q0.015C，以v00.5m/s的初速度向Q运动与Q发生正碰后，P在电、磁场中运动的总时间t1.0s不计P和Q的大小，P、Q碰撞时无电量交换，重力加速度g取10m/s2，计算时取，试求：（1）通过受力分析判断碰后P球在电、磁场中做什么性质的运动；（2）P从电、磁场中出来时的速度大小；（3）P从电、磁场中出来的时刻，Q所处的位置（1）（共3分）P进入电、磁场后，受电场力、重力、洛伦兹力三力作用。电场力 （1分）重力 （1分）可见电场力与重力大小相等方向相反，两力平衡。故相当于P在电、磁场中只受洛仑兹力作用，做匀速圆周运动。 （1分）（2）（共8分）由 （1分）得 （1分）周期 （1分）代入数据得 （1分）由已知条件，有，故P的轨迹圆心角30 （2分）由右图可知，轨迹半径 （1分）结合式得 （1分）（3）（共7分）P和Q碰撞时，系统动量守恒，有 （1分）解得 （1分）对Q应用牛顿第二定律，有 得 （1分）Q停下前运动的时间 （1分）由于，说明P离开电、磁场时，Q已经停下 （1分）故位移 （1分）即Q停留在右方距初始位置0.225m处。 （1分）7(18分)如图所示，在光滑绝缘的水平面内，对角线AC将边长为L的正方形分成ABC和ADC两个区域，ABC区域有垂直于水平面的匀强磁场，ADC区域有平行于DC并由C指向D的匀强电场质量为m、带电量为+q的粒子从A点沿AB方向以v的速度射入磁场区域，从对角线AC的中点O进入电场区域（1）判断磁场的方向并求出磁感应强度B的大小（2）讨论电场强度E在不同取值时，带电粒子在电场中运动的时间tABCDOv解：（1）根据左手定则，可以判断磁场方向垂直纸面向里。设带电粒子在磁场中运动的半径为r，有：依题意，联立，解得：（2）设带电粒子恰好从D点离开电场时对应的电场强度为E0，则有：得：讨论：（i）当时，粒子从DC边离开电场，此时粒子在电场中运动的时间为t1（ii）当时，粒子从AD边离开电场，此时粒子在电场中运动的时间为t2，有：得：评分说明：判断磁场方向及正确各给2分； 讨论（i）、（ii）每项正确给2分8如图12所示，在坐标系xOy中，第一象限内充满着两个匀强磁场a和b，OP为分界线，在区域a中，磁感应强度为2B，方向垂直于纸面向里；在区域b中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，P点坐标为(4l,3l)一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从P点沿y轴负方向射入区域b，经过一段时间后，粒子恰能经过原点O，不计粒子重力(sin370.6，cos370.8)求：(1)粒子从P点运动到O点的时间最少是多少？(2)粒子运动的速度可能是多少？(1)设粒子的入射速度为v，用Ra、Rb、Ta、Tb分别表示粒子在磁场a区和b区运动的轨道半径和周期则：RaRbTaTb粒子先从b区运动，再进入a区运动，然后从O点射出时，粒子从P运动到O点所用时间最短如图所示tan得37粒子在b区和a区运动的时间分别为：tbTbtaTa故从P点运动到O点所用最短时间为：ttatb.(2)由题意及图可知n(2Racos2Rbcos)解得：v(n1,2,3)