2022年带电粒子在电磁场中运动压轴题 .pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载2012 高考物理压轴题1（2010江苏卷）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d 的两平行极板，如图甲所示，加在极板A、B 间的电压 UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为 -kU0（k1），电压变化的周期为2r，如图乙所示。在t=0 时，极板B 附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。（1）若54k，电子在02r 时间内不能到达极板A，求 d 应满足的条件；（2）若电子在02r 时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度v随时间 t 变化的关系；（3）若电子在第N 个周期内的

2、位移为零，求k 的值。答案（ 1）20910eUdm（2）当0-2n时 v=t-(k+1)n 0ekUmd，当0-2n时v=(n+1)(k+1)-kt0eUdm（3）4143NkN3在地面附近的真空中，存在着竖直向上的匀强电场和垂直电场方向水平向里的匀强磁场，如左图所示磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化情况如右图所示该区域中有一条水平直线MN，D 是MN 上的一点在t0 时刻，有一个质量为m、电荷量为q 的小球 (可看做质点 )，从 M 点开始沿着水平直线以速度v0做匀速直线运动，t0时刻恰好到达N 点经观测发现，小球在t2t0至 t3t0时间内的某一时刻，又竖直向下经过直线MN 上的 D

3、点，并且以后小球多次水平向右或竖直向下经过 D 点求：(1)电场强度 E 的大小(2)小球从 M 点开始运动到第二次经过D 点所用的时间(3)小球运动的周期，并画出运动轨迹(只画一个周期) 答案： （1）Emgq（ 2）2t0mB0q（3）T8t0(或 T12mqB0) 轨迹如图4如图甲所示，一对平行放置的金属板M、N 的中心各有一小孔P、Q、PQ 连线垂直金属板；N 板右侧的圆A 内分布有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆半径为r，且圆心 O在 PQ 的延长线上。现使置于P 处的粒子源连续不断地沿PQ 方向放出质量为m、电量为 +q 的带电粒子（带电粒子的重力和初速度忽略不

4、计，粒子间的相互作用力忽略不计），从某一时刻开始，在板 M、N 间加上如右图所示的交变电压，周期为T，电压大小为U。如果只有在每一个周期的0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页优秀学习资料欢迎下载200210qBmEhT/4 时间内放出的带电粒子才能从小孔Q 中射出，求：（1）在每一个周期内哪段时间放出的带电粒子到达Q 孔的速度最大？（2）该圆形磁场的哪些地方有带电粒子射出，在图中标出有带电粒子射出的区域答案（ 1）mqUv2（2）斜线部分有带电粒子射出5(2010石家庄质检)两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加

5、有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图 2 所示 (规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向 )。在t=0。时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力 )。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷q/m 均已知，且，两板间距。(1)求粒子在 0to 时间内的位移大小与极板间距h的比值。(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用 h 表示 )。若板间电场强度E 随时间的变化仍如图1 所示，磁场的变化改为如图3 所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图（不必写计算过程）。答案：（ 1）511hs（ 2）h52（3）如右图26(2011湖南十校联考 )如图甲所

6、示，在边界MN 左侧存在斜方向的匀强电场E1，在 MN 的右侧有竖直向 上、场强大小为E20.4N/C 的匀强电场，还有垂直纸面向内的匀强磁场B(图甲中未画出)和水平向右的匀强电场E3(图甲中未画出)，B 和 E3随时间变化的情况如图乙所示，P1P2为距 MN 边界2.295m 的竖直墙壁，现有一带正电微粒质量为4 107kg，电量为 1 105C，从左侧电场中距MN 边界115m 的 A 处无初速释放后，沿直线以1m/s 速度垂直MN 边界进入右侧场区，设此时刻t0， 取g 10m/s2。求：002qBmt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

7、 -第 2 页，共 4 页优秀学习资料欢迎下载(1)MN 左侧匀强电场的电场强度E1(sin37 0.6)；(2)带电微粒在MN 右侧场区中运动了1.5s时的速度；(3)带电微粒在MN 右侧场区 中运动多长时间与墙壁碰撞？(1.22 0.19)答案：（ 1） 0.5N/C，水平向右方向夹53 角斜向上 . （ 2）1.1m/s，水平向左（ 3）3712s 7(2010黄冈质检 )在竖直平面内建立一平面直角坐标系xOy，x 轴沿水平方向，如图甲所示，坐标系的第一象限内有一正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上，场强为E，磁场方向垂直纸面，磁感应强度TB10330，方向按图乙所示规律变化（以垂

8、直纸面向外为磁场的正方向），第二象限内有一水平的匀强电场，场强 E2=2E1，一个比荷q/m=102C/kg 的带电的粒子 （可视为质点）以 v0=4m/s 的速度在 -x 轴上的 A 点竖直向上抛出，恰能以 v1=8m/s 速度从 +y 轴上的 C 点水平进入第一象限。取粒子刚进入第一象限时刻为t=0 时刻， g=10m/s2. （1）求 AC 间电势差UAC （2）为确保粒子不再越过OC 进入第二象限，则交变磁场周期最大值Tm 为多大？若磁场周期为上述最大值，粒子打到+x 轴上的 D 点(图中未标出 )，求 OD 长度 L0。答案：（ 1）VUAC32.0（2）s36)33(Tm，mL15

9、)33(409如图（甲）所示为电视机中显像管的原理示意图，电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子，这些电子再经加速电场加速后，从O点进入偏转磁场中，经过偏转磁场后打到荧光屏MN上，使荧光屏发出荧光形成图象，不计逸出电子的初速度和重力。已知电子的质量为m 、电荷量为e，加速电场的电压为 U ，偏转线圈产生的磁场分布在边长为l的正方形abcd 区域内，磁场方向垂直纸面，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合， ab 边与OO 平行，右边界 bc 与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小，且电子运动的速度很大，所以在每个电子

10、通过磁场区域的过程中，可认为磁感应强度不变，即为匀强磁场，不计电子之间的相互作用。（1）求电子射出加速电场时的速度大小（2）为使所有的电子都能从磁场的bc 边射出，求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值（3）荧光屏上亮线的最大长度是多少A v0E2C v1E1B0y x O B/T B00 -B0T0/2 T03T0/2 2T0t/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页优秀学习资料欢迎下载O M N uMN d l d v0 B C E D F O图甲答案： (1) (2) (3) 10（2011西安四校联考） 如图

11、甲所示， 带正电粒子以水平速度v0 从平行金属板MN 间中线OO连续射入电场中。MN 板间接有如图乙所示的随时间t 变化的电压uMN ，两板间电场可看作是均匀的，且两板外无电场。紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B，分界线为CD，EF 为屏幕。金属板间距为d，长度为 l，磁场 B 的宽度为d。已知： B=5 10-3T，l = d =0.2m ，每个带正电粒子的速度 v0=105m/s，比荷为q/m=108C/T ，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视作是恒定不变的。试求：（1）带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径？（2）带电粒子射出电场时的最大速度？（3）带电粒子打在屏幕EF 上的范围？答案：（ 1） rmin=0.2m (2) vmax=1.414105m/s (3)EF=0.38m，200 t uMN 0 T 2T 3T 4T 图乙精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页