2022年_3高考物理真题分类汇编专题十一带电粒子在电磁场中的运动.docx

精品学习资源专题十一带电粒子在电磁场中的运动+3+1. <2021 高考浙江理综第20 题）注入工艺中，初速度可忽视的离子P 和 P ，经电压为 U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面对里，有肯定的宽度的+匀强磁场区域，如下列图，已知离子P 在磁场中转过=30°后从磁场右边界射出；+3+在电场和磁场中运动时，离子P 和 PA在电场中的加速度之比为1 1 B在磁场中运动的半径之比为1 C在磁场中转过的角度之比为12D离开电场区域时的动能之比为1 3答案： BCD+3+3+解读：离子 P 带电量为e， P 带电量为 e，由 qE=ma，可知离子 P 和 P 在电场中的22+加速度之比为1 3，选项 A 错误；由qU= mv /2 ， qvB=mv/R ，解得 R=. 离子 P 和P3+在磁场中运动的半径之比为 1，选项 B 正确；画出离子P+和 P3+在磁场中运动的轨+3+迹，由几何关系可知，离子P 和 P 在磁场中转过的角度之比为1 2，选项 C 正确；由 qU=2+3+mv /2 ，可知离子 P 和 P 离开电场区域时的动能之比为1 3，选项 D正确；2. <16 分） 2021高考北京理综第22 题>如下列图，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B 的匀强磁场；带电量为 +q、质量为 m 的粒子，由静止开头从正极板动身，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动；忽视重力的影响，求：（1） 匀强电场场强E 的大小；（2） 粒子从电场射出时速度 的大小；（3） 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R；解读： <1）匀强电场场强 E=U/d；欢迎下载精品学习资源2<2）由动能定理，qU=mv ，解得 v=；<3 ）粒子在磁场中做匀速圆周运动，qvB=m，解得 R=；将速度v的值代入：R=；3. <2021高考福建理综第 22 题） 20分>如图甲，空间存在范畴足够大的垂直于xoy 平面对外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；让质量为m，电量为q<q<0>的粒子从坐标原点O 沿加 xoy 平面以不同的初速度大小和方向入射到该磁场中；不计重力和粒子间的影响；1> 如粒子以初速度 v1 沿 y 轴正向入射，恰好能经过 x 轴上的 Aa ， 0>点，求 v 1 的大小：2> 已知一粒子的初建度大小为vv>v 1>为使该粒子能经过Aa ，0>点，其入射角<粒子初速度与 x 轴正向的夹角）有几个？并求出对应的sin 值：3> 如图乙，如在此空间再加入沿y 轴正向、大小为 E 的匀强电场，一粒子从O点以初速度v0 沿 x 轴正向发射；讨论说明：粒子在xoy 平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的 x 重量 vx 与其所在位置的y 坐标成正比，比例系数与场强大小E 无关；求该粒子运动过程中的最大速度值vm；解读： <1）带电粒子以速率v 1 在匀强磁场B 中做匀速圆周运动，半径为R，有：2qv1 B=mv1 /R ，当粒子沿 y 轴正方向入射，转过半个圆周至A 点，该圆周半径为R1，有： R1=a/2 ，解得： v1=；<2）如图， O、A 两点处于同一圆周上，且圆心在x=a/2的直线上，半径为R；当给定一个初速度 v 时，有两个入射角，分别在第1、2 象限，有欢迎下载精品学习资源sin = sin =；由式解得： sin =；<3）粒子在运动过程中仅电场力做功，因而在轨道的最高点处速率最大，用ym表示其 y 坐22标，由动能定理，有：qEym=mvm -mv0由题知，有 vm=kym；如 E=0 时，粒子以初速度v0 沿 y 轴正方向入射，有： qvB=mv0=kR0，由式解得： vm=+4. <18分） <2021 高考山东理综第23 题）如下列图，在坐标系xoy 的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xoy 面对里；第四象限内有沿y 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E.一质量为、带电量为的粒子自 y 轴的 P 点沿 x 轴正方向射入第四象限，经x 轴上的 Q 点进入第一象限，立即撤去电场，以后仅保留磁场；已知 OP=d,OQ=2d, 不计粒子重力；<1）求粒子过 Q点时速度的大小和方向；<2）如磁感应强度的大小为肯定值B0，粒子将以垂直y 轴的方向进入其次象限，求 B0；<3）如磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q 点，且速度与第一次过 Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间；解读： <1）设粒子在电场中运动的时间为 t 0，加速度的大小为 a，粒子的初速度为 v0，过 Q 点时速度的大小为 v，沿 y 轴方向的分速度的大小为 vy，速度与 x 轴正方向的夹角为 ， 由牛顿其次定律得： qE=ma， 2由运动学公式得： d= at 0 ， 2d= v 0t 0， 3 / 9欢迎下载精品学习资源vy =at 0，v=，tan = v y / v0联立式解得：v=2， =45°；<2）设粒子做匀速圆周运动的半径为R1 ，粒子在第一象限的运动轨迹如下列图，O1 为圆心，由几何关系可知O1OQ 为等腰三角形，得：R1=2d；由牛顿其次定律得： qvB0=m联立式解得： B0=3> ）设粒子做匀速圆周运动的半径为 R2，由几何分析【粒子运动的轨迹如下列图， O2、 O2是粒子做匀速圆周运动的圆心， Q、F、 G、 H 是轨迹与两坐标轴的交点，连接 O2 、 O2，由几何关系知， O2FGO2和 O2QHO2均为矩形，进而知 FQ、GH均为直径， QFGH也是矩形，又 FHGQ，可知 QFGH是正方形， QOF为等腰直角三角形；】可知，粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆，得： 2R2=2 d；粒子在其次、第四象限的轨迹为长度相等的线段，得：FG=HQ=2 R2，设粒子相邻两次经过Q点所用的时间为 t ，就有：t=；联立解得： t=2+ >.5. <16 分） <2021 高考安徽理综第 23 题）如下列图的平面直角坐标系xOy，在第象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿正方向；在第象限的正三角形 abc 区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy 平面对里，正三角形边长为L，且 ab 边与 y 轴平行；一质量为m、电荷量为 q 的粒子，从 y 轴上的 p0 ， h>点，以大小为 v0 的速度沿 x 轴正欢迎下载精品学习资源方向射入电场，通过电场后从x 轴上的 a<2h，0）点进入第象限，又经过磁场从y 轴上的某点进入第象限，且速度与y 轴负方向成 45°角，不计粒子所受的重力；求：<1）电场强度 E 的大小；<2）粒子到达 a 点时速度的大小和方向；<3） abc 区域内磁场的磁感应强度B 的最小值；2【 解读】 <1）设粒子在电场中运动的时间为t ，就有 x=vt=2h ， y=at =h，qE=ma，联立解得： E=；<2）粒子到达 a 点时沿 y 轴负方向的分速度为vy =at= v 0所以： v=v 0；方向指向第象限与x 轴正方向成 45°角；（ 1） 粒子在磁场中运动时，有qvB=m；当粒子从 b 点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有： r=L；所以 B=；6. <19 分） <2021 高考四川理综第11 题）如下列图，竖直平面<纸面）内有平面直角坐标 系 x0y,x轴沿水平方向；在x 0 的区域内存在方向垂直纸面对里，磁感应强度大小为B1 的匀强磁场；在其次象限紧贴y轴固定放置长为、表面粗糙的不带电绝缘平板，平板平行 x 轴且与 x 轴相距 h；在第一象限内的某区域存在方向相互垂直的匀强磁场<磁感应强度大小为 B2，方向垂直于纸面对外）和匀强电场<图中未画出）；一质量为m、不带电的小球 Q 从平板下侧A 点沿 x 正向抛出；另一质量也为m、带电量为q 的小球 P 从 A 点紧贴平板沿 x 轴正向运动，变为匀速运动后从y轴上的 D 点进入电磁场区域做匀速圆周运动，经圆周离开电磁场区域，沿y 轴负方向运动，然后从 x 轴上的 K 点进入第四象限；小球P、Q相遇在第四象限内的某一点，且竖直方欢迎下载精品学习资源向速度相同；设运动过程中小球P 的电量不变，小球P 和 Q 始终在纸面内运动且均看作质点，重力加速度为g；求：<1）匀强电场的场强大小，并判定P 球所带电荷的正负；<2）小球 Q的抛出速度 v 0 取值范畴；<3） B1 是 B2 的多少倍？解读： <1）带电小球 P 在电磁场区域内做圆周运动，必有重力与电场力平稳，设匀强电场的场强大小为E，有： mg=qE，解得： E=mg/q；小球 P 在平板下侧紧贴平板运动，其所受洛伦兹力必竖直向上，故小球P 带正电；2> 设小球 P 紧贴平板匀速运动的速度为v，此时洛伦兹力与重力平稳，有：qvB1=mg，设小球 P 以速度 v 在电磁场区域内做圆周运动的半径为R，有 qvB2=m；设小球 Q与小球 P 在第四象限相遇点的坐标为x、y，有： x 0， y 0. 小球 Q运动到相遇点所需时间为t 0，水平位移为 s，竖直位移为d，有： s=v0t 0，2d=gt 0 ，由题意得： x=s-l ， y=h-d，联立上述方程，由题意可知v0>0，解得：0< v 0L+>1小球 Q 在空间做平抛运动，要满意题设要求，就运动到小球P 穿出电磁场区域的同一水平高度的 W点时，其竖直方向的速度vy 与竖直位移 y 0 必需满意：2vy=v ， y0=gt ，联立相关方程，解得 B1=B2/2 ； B1 是 B2 的 0.5 倍；7 2021高考江苏物理第15 题><16欢迎下载精品学习资源分）在科学讨论中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的掌握；如题15-1 图所示的 xOy 平面处于匀强电场和匀强磁场中，电场强度E 和磁感应强度 B 随时间作周期性变化的图象如题15-2图所示； x 轴正方向为 E 的正方向，垂直纸面对里为B 的正方向；在坐标原点O 有一粒子 P，其质量和电荷量分别为m 和+q； 不计重力；在时刻释放 P，它恰能沿肯定轨道做往复运动；<1）求 P 在磁场中运动时速度的大小v0；<2）求 B0 应满意的关系；<3）在 t 00< t 0< /2> 时刻释放 P，求 P 速度为零时的坐标；解读：<1） /2 做匀加速直线运动， 2 做匀速圆周运动，电场力：F=qE0，加速度：a=F/m，速度： v0=at ，且 t= /2 ，联立解得： v0=；<2）只有当 t=2 时， P 在磁场中做匀速圆周运动终止并开头沿x 轴负方向运动，才能沿肯定轨道做往复运动，如下列图；设P 在磁场中做匀速圆周运动周期为T，就：<n-1/2 ） T= , <n=1,2,3 ···）匀速圆周运动： qvB0=m， T=2r/v ， 解得： B0=<2n-1 ）；<3）在 t 0 时刻释放 P，P 在电场中加速时间为： - t 0；在磁场中做匀速圆周运动，v 1= - t 0>. ；圆周运动的半径： r 1=，解得： r 1= - t 0>. ；又经 - t 0>时间 P 减速为零后向右加速时间为t 0. ；P 再进入磁场， v 2=t 0. ；欢迎下载精品学习资源圆周运动的半径： r 2=， 解得： r 2=t 0. ；综上所述，速度为零时的横坐标为x=0 ；相 应 的 纵 坐 标 为 y=k=1， 2 ， 3 ， · · · >解 得 ：y=k=1 ， 2，3，··· >8. <2021高考天津理综物理第11 题） 18 分）一圆筒的横截面如下列图，其圆心为O；筒内有垂直于纸面对里的匀强磁场，磁感应强度为 B；圆筒下面有相距为d 的平行金属板M、N，其中 M 板带正电荷 N 板带等量负电荷；质量为m、电荷量为 q 的带正电粒子自M 板边缘的 P 处由静止释放，经N 板的小孔 S 以速度 v 沿半径 SO方向射入磁场中粒子与圈筒发生两次碰撞后仍从S 孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能缺失，且电荷量保持不变，在不计重力的情形下，求：1>M、N 间电场强度 E 的大小； 2 ）圆筒的半径 R:<3）保持 M、N 间电场强度E 不变，仅将M板向上平移2/3d ，粒子仍从 M板边缘的 P 处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S 孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n；2解读：设两板间的电压为U，由动能定理得：qU=mv， 由匀强电场中电势差与电场强度的关系得U=Ed，联立解得： E=；<2）粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为O，圆半径为 r ；设第一次碰撞点为A；由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S 孔射出，因此， SA 圆弧所对的圆心角欢迎下载精品学习资源AO S=/3 ；由几何关系得r=Rtan /3>粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿其次定律，得：qvB=m， 联立式解得： R=；<3）保持 M、N 之间的电场强度 E 不变， M板向上移动 2d/3 后，设板间电压为U，就U =Ed/3=U/3.设粒子进入 S 孔时的速度为 v，由式可看出：=；综合式可得： v =v；设粒子做匀速圆周运动的轨道半径为r ，就 r =设粒子从 S 到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为 ，比较两式得到r =R， 可见， = /2 ，粒子需经过四个这样的圆弧才能从S 孔射出，故： n=3欢迎下载