2020届高考物理全优二轮复习集训：考前十天必考热点冲刺 热考11　带电粒子在场中的运动 .doc

《2020届高考物理全优二轮复习集训：考前十天必考热点冲刺 热考11　带电粒子在场中的运动 .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理全优二轮复习集训：考前十天必考热点冲刺 热考11　带电粒子在场中的运动 .doc（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、热考11带电粒子在场中的运动一、选择题1(多选)(2019年安徽名校联考)如图所示，MN是垂直于纸面向里的匀强磁场的边界，在边界上P点有甲、乙两粒子同时沿与PN分别成60、30角垂直磁场方向射入磁场，经磁场偏转后均从Q点射出磁场，不计粒子的重力以及粒子间的相互作用，则下列判断正确的是()A若甲、乙两粒子完全相同，则甲、乙两粒子的速度之比为1B若甲、乙两粒子完全相同，则甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为21C若甲、乙两粒子同时到达Q点，则甲、乙两粒子的速度之比为2D若甲、乙两粒子同时到达Q点，则甲、乙两粒子的比荷之比为21【答案】ABD 【解析】设PQ间的距离为L，则甲、乙粒子在磁场中做圆周运

2、动的半径，r甲，r乙L，如果两粒子完全相同，由r得v，则甲、乙两粒子的速度之比为，A正确；如果粒子完全相同，则粒子做圆周运动的周期相同，则两粒子在磁场中运动的时间之比等于两粒子在磁场中运动的轨道所对的圆心角之比，即2，B正确；若甲、乙两粒子同时到达Q点，则两粒子在磁场中运动的时间相同，则粒子的速度之比等于轨迹的弧长之比，即，则甲、乙两粒子的比荷之比为21，C错误、D正确2(多选)(2019年百校联盟保温金卷)如图所示，在竖直线EOF右侧足够大的区域内存在着磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场质量相同、电荷量分别为q和q的带电粒子，从O点以相同的速度，先后射入磁场，已知v的方向与OF成

3、30，两带电粒子在磁场中仅受洛伦兹力作用，则()A两带电粒子回到EOF竖直线时与O点的距离相等B两带电粒子回到EOF竖直线时的速度相同C两带电粒子在磁场中的运动时间相等D从射入到射出磁场的过程中，两粒子所受洛仑兹力的冲量相同【答案】ABD3(2019年天一大联考)如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的右边界为MN，在距边界为r处有一粒子源S，粒子源沿平行纸面的各个方向均匀地射出大量质量为m、电荷量为q、速率为v的相同粒子，不计粒子的重力及粒子间的作用力，若磁感应强度大小为B，则能从右边界逸出的粒子数与发射的粒子数的比例为()ABC D【答案】D【解析】根据题意，作出粒子恰好能出射的运动轨迹，如图所

4、示由图可知，粒子的出射范围在A与B之间，设O2SOO1SO，根据qvBm，得粒子的运动轨迹半径为R2(2)r，根据几何关系有cos ，其中SOSCRrR，SO1R，代入则有cos ，解得30，则粒子能出射的角度为260，故能从右边界逸出的粒子数与发射的粒子数的比例为，故选D.4(多选)(2019年广东茂名联考)如图所示，金属棒MN与金属网PQ之间存在水平向右的匀强电场，PQ与虚线JK之间的区域存在竖直向上的匀强电场与垂直纸面向里的匀强磁场，两个电场的电场强度大小均为E，磁场的磁感应强度大小为，两个区域的宽度均为d.一个带正电的微粒贴着MN以初速度v0竖直向上射入场区，运动到PQ时速度大小仍为v

5、0，方向变为水平向右已知重力加速度为g，下列说法正确的是()A微粒在MN与PQ间做匀变速运动，运动时间为B微粒在PQ与JK间做匀速圆周运动，圆周半径rdC微粒在PQ与JK间做匀速直线运动，运动时间为D微粒在题述两个区域中运动的总时间为【答案】AD 【解析】微粒在MN与PQ间竖直方向受到重力作用，水平方向受到电场力作用，由于都是恒力，故微粒做匀变速运动，由对称性可知Eqmg，在竖直方向v0gt1，则t1或水平方向t1，故A正确；微粒在刚进入PQ与JK间时，受到向下的重力、向上的电场力和向上的洛伦兹力作用，由于B，则有Bqv0qEmg，由于重力和电场力平衡，故微粒做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向

6、心力qvBm，得半径为r，联立可得r2d，故B错误；由几何关系可知，微粒在PQ与JK间运动的圆心角为30，故所用时间为t2，所以微粒在题述两个区域中运动的总时间为tt1t2，故C错误，D正确二、计算题5如图所示，空间存在电场强度为E、方向水平向右足够大的匀强电场挡板MN与水平方向所夹角为，质量为m、电量为q、带正电的粒子从与M点在同一水平线上的O点以速度v0竖直向上抛出，粒子运动过程中恰好不和挡板碰撞，粒子运动轨迹所在平面与挡板垂直，不计粒子的重力，求：(1)粒子贴近挡板时水平方向速度的大小；(2)O、M间的距离【答案】(1)v0cot (2)【解析】(1)由于粒子恰好不和挡板碰撞，粒子贴近挡

7、板时其速度方向与挡板恰好平行，设此时粒子水平方向速度大小为vx，则cot 解得vxv0cot .(2)粒子做类平抛运动，设粒子运动加速度为a，由牛顿第二定律可知qEma在如图所示的坐标系中可得vxat，x0at2，y0v0t设O、M间的距离为d，由几何关系cot 解得d.6(2019年河北石家庄模拟)如图所示，在平面直角坐标系xOy内，坐标原点O处有一粒子源，向与x轴成45角的方向连续不断地发射质量为m、电荷量为q、速度大小为v的粒子，经过足够长的时间后，在第象限加一方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁杨，不计粒子重力及粒子间的相互作用求：(1)粒子在磁场中运动的最短时间；(2)粒子离开磁

8、场时距O点的最大距离【答案】(1)(2)【解析】(1)加上磁场时，设粒子在磁场中运动的周期为T，轨道半径为rqvB，T联立解得T位于坐标原点O处的粒子在磁场中运动的时间最短，该粒子运动轨迹如图甲此时，粒子在磁场中运动的圆心角90，粒子在磁场中运动的时间tT解得t甲乙(2)粒子打到x轴最远处时，该粒子运动轨迹如图乙由(1)可知粒子的轨道半径r粒子离开磁场时距O点的最大距离xm2r解得xm.7(2019年广东茂名联考)如图所示，在某空间存在一面积足够大的匀强磁场区域，在该区域中心有一半径为R的圆，O为圆心，园内的磁场垂直纸面向里，圆外的磁场垂直纸面向外，磁场的磁感应强度为B.如果在P点有一质量为m

9、、电荷量为q的带正电粒子沿半径方向射入，它在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为R，求：(1)带电粒子的初速度大小；(2)带电粒子回到P点所需的时间【答案】(1)(2)【解析】(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式可得qvBm，解得v.(2)因为粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径也为R，所以它在圆形区域内的轨迹是四分之一圆弧，如图所示是圆O1的一部分；离开圆形区域后，所受洛伦兹力方向相反，以O2为圆心做圆周运动，经过四分之三弧长后又进入圆形区域，这样依次以O1、O2、O3、O4为圆心做部分圆周运动后又回到P点粒子在磁场中做圆周运动的周期为T所以带电粒子回到P点所需的时间为t222T.8(2019年贵阳二模

10、)如图所示，一边长为2R的正方形与半径为R的圆相切，两区域内有大小相等方向相反的匀强磁场M是正方形左边长的中点，O点是圆的圆心，M、O、N三点共线若把比荷为、重力不计的两个带正电的粒子分别从M、N两点以速度v0沿MON直线相向进入磁场它们在磁场中运动相同的时间，并以相同的方向离开磁场，若从N点进入磁场的带电粒子的速度大小变为2v0，并改变其速度方向，该粒子将从M点离开磁场求：(1)匀强磁场的磁感应强度大小；(2)粒子从N点以2v0进入磁场运动到M点的总时间【答案】(1)B(2)t【解析】(1)如图所示，只有当带电粒子在磁场中运动圆周时，两个粒子的运动时间才相同(如图中实线)，粒子在磁场中运动的

11、向心力由洛伦兹力提供qv0B由几何关系可知，带电粒子做匀速圆周运动的半径rR所以B.(2)如图所示，当带电粒子在圆形磁场中从N进入从M点射出，粒子在磁场中运动的向心力由洛伦兹力提供q(2v0)B解得r2R所以MO2P和PNO1都是正三角形，该粒子在两个磁场中运动的总时间t，T联立解得t.9(2019年齐齐哈尔三模)如图所示，三块等大且平行正对的金属板水平放置金属板厚度不计且间距足够大上面两金属板间有竖直向下的匀强电场下面两板间有竖直向上的匀强电场，电场强度大小皆为E.以中间金属板的中轴线为x轴，右侧边缘O为原点建立平面直角坐标系xOy，在坐标系的第、限象有垂直纸面向里的匀强磁场现有一重力不计的

12、绝缘带电小球质量为m、电荷租为q，从中间金属板上坐标位置(l,0)处以初速度v0沿x轴正方向开始运动，已知l，试求：(1)带电小球进入磁场时的位置坐标(用l表示)与带电小球进入磁场时的速度大小与方向；(2)若要使带电小球能回到中间金属板下边面与释放点对称的位置，计算匀强磁场的磁感应强度B的大小(用E、v0表示)【答案】(1)，与y轴正向夹角45(2)【解析】(1)带电小球在匀强电场中做类平抛运动水平方向上lv0t竖直方向上加速度a竖直位移yat2所以带电小球进入磁场时的位置坐标为竖直方向速度vytv0所以vv0因为tan 1，所以速度方向与y轴正向夹角为45.(2)若要使带电小球能回到中间金属

13、板下边面与释放点对称的位置，根据对称性可知，它在磁场中做圆周运动的圆心应在x轴上，其运动轨迹如图所示由几何关系有ryl据qvB联立解得B.10(2019年河北唐山一模)平面直角坐标系xOy中，第二象限存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，第三、四象限存在垂直坐标平面向里的匀强磁场，如图所示一质量为m，带电量为q的正粒子从坐标为(L，L)的P点沿y轴负向进入电场，初速度大小为v0，粒子第二次到达x轴的位置为坐标原点不计粒子的重力，求：(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)若粒子由P点沿x轴正向入射，初速度仍为v0，求粒子第二次到达x轴时与坐标原点的距离【答案】(1)4(2) L【解析】(1)由动能定理 qELmv2mv粒子进入磁场时速度大小为v在磁场中L2RqvBm可得B4.(2)假设粒子由y轴离开电场Lv0ty1at2qEma 可得yL，假设成立vyat速度偏转角tan 合速度v第一次到达x轴的坐标x1L在磁场中qvBm，得Rx2Rsin sin L粒子第二次到达x轴的位置与坐标原点的距离xx1x2L.