2022年高考物理压轴题电磁场汇编.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载PA Q R P D 24、在半径为 R的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度为B;一质量为m,带有电量q 的粒子以肯定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经点( APd)射入磁场(不计重力影响);O 假如粒子恰好从A 点射出磁场,求入射粒子的速度;假如粒子经纸面内Q点从磁场中射出, 出射方向与半圆在 Q点切线方向的夹角为 (如图);求入射粒子的速度;24、由于粒子在P点垂直射入磁场,故圆弧轨道的圆心在AP上, AP是直径;设入射粒子的速度为v1,由洛伦兹力的表达式和牛顿其次定律得:m2 v 1qBv 1O
2、/ Q,设 O /QR A /;OQ R P D d/ 2/ R解得:v 1qBd2 m/ O 设 O /是粒子在磁场中圆弧轨道的圆心,连接由几何关系得:OQO/cosOO/R/Rd由余弦定理得: OO/22 R/ R2/ 2 RR解得:R/2d2RddR 1cos 设入射粒子的速度为v,由mv2qvBR/解出:v2qBd2Rddm R 1cosy 24(17 分) 如下列图,在xOy 平面的第一象限有一匀强电场,电场的方向平行于y 轴向下;在 x 轴和第四象限的射线OC 之间有一匀强磁O E A x 场,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面对外;有一质量为m,带有电荷量 +q 的质点由电场左
3、侧平行于x 轴射入电场;质点到达x轴上 A 点时,速度方向与x 轴的夹角为 ,A 点与原点 O 的距离为 d;接着,质点进入磁场,并垂直于OC 飞离磁场;不计重力影响;如OC 与 x 轴的夹角也为 ,求:质点在磁场中运动速度的大小; 匀强电场的场强大小;B C 名师归纳总结 24质点在磁场中偏转90o,半径rdsinmv,得vqBdsin;v 第 1 页,共 14 页qBm- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载h y d E A x x 由平抛规律,质点进入电场时v0=vcos ,在电场中经受时间t=d /v0,在电场中竖直位移hdta
4、n1qEt2,由以上各式22m可得O EqB2dsin3cosy v0 mB 25(18 分)如下列图, 在第一象限有一匀强电场,场强大小为E,P C 方向与 y 轴平行;在x 轴下方有一匀强磁场,磁场方向与纸面垂直;一质量为m、电荷量为 - q(q0)的粒子以平行于x 轴的速度从 y 轴上的 P 点处射入电场,在x 轴上的 Q点处进入磁场,并从坐Q 标原点 O离开磁场;粒子在磁场中的运动轨迹与y 轴交于 M点;已O 知 OP=l,OQ=23 l ;不计重力;求:M点与坐标原点O间的距离;粒子从 P点运动到 M点所用的时间;M 25 MO=6l t 31 2 ml33、(20XX 年宁夏卷)
5、25如图2 qE所示,在第一象限有一均强电场,场强大小为 E,方向与 y 轴平行;在 x轴下方有一均强磁场, 磁场方向与纸面垂直; 一质量为m、电荷量为 -qq0的粒子以平行于x 轴的速度从y 轴上的 P 点处射入电场,在x 轴上的 Q点处进入磁场,并从坐标原点O 离开磁场;粒子在磁场中的运动轨迹与y 轴交于 M 点;已知 OP= l ,OQ23 l;不计重力;求(1)M 点与坐标原点O 间的距离;(2)粒子从 P 点运动到 M 点所用的时间;【解析】(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在 y 轴负方向上做初速度为零的匀加速运动,名师归纳总结 设加速度的大小为a ;在 x 轴正方向上做匀速直线
6、运动,设速度为v ,粒子从 P 点运动到 Q第 2 页,共 14 页点所用的时间为1t ,进入磁场时速度方向与x 轴正方向的夹角为,就aqEmt12y 0av 0x0t1其中x 02 3 , l y 0l ;又有tanat 1v 0联立式,得30- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由于 M、O、Q点在圆周上,优秀学习资料欢迎下载MOQ=90,所以 MQ 为直径;从图中的几何关系可知;R2 3 lMO6 l2t , (2)设粒子在磁场中运动的速度为v ,从 Q 到 M 点运动的时间为就有vv 0t2Rcosv带电粒子自P 点动身到 M 点所用的时间为t 为
7、tt 1+ t2联立式,并代入数据得t3+ 12ml2qE25 18 分 如下列图,在 0 xa、o ya a 范畴内有垂直手 xy 平面对外的匀强磁场,磁感应强度2 2大小为 B;坐标原点 0 处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子, 它们的速度大小相同,速度方向均在 xy 平面内, 与 y 轴正方向的夹角分布在 0 90 范畴内;己知粒子在磁场中做圆周运动的半径 0介于 a 2 到 a 之间,从发射粒子到粒子全部离开磁场经受的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一;求最终离开磁场的粒子从粒子源射出时的1速度的大小:2速度方向与y 轴正方向夹角的正弦;
8、=6-6【答案】(1)v26aqB(2)sin102m命题点 10:带电粒子在组合场中的运动电场中的加速、偏转;磁场中的圆周运动07 25(18 分) 飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析;如下列图, 在真空状态下, 脉冲阀 P 喷出微量气体, 经激光照P a b M L 探测器射产生不同价位的正离子,自a 板小孔进入a、b 间的加速电场,从 b 板小孔射出, 沿中线方向进入M、N 板间的偏转掌握区,到达探测器;已知元电荷电量为e, a、b 板间距为 d,极板 M、N 的长度和间距均为L;不计离子重力及进入a 板时的初速度;名师归纳总结 当 a、b 间的电压为U1 时,在 M、N 间加上适当的
9、电压U2,激 光 束S d N L 第 3 页,共 14 页使离子到达探测器;请导出离子的全部飞行时间与比荷K(K- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载ne/m)的关系式;去掉偏转电压 U 2,在 M、N 间区域加上垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度 B,如进入 a、b 间全部离子质量均为 m,要使全部的离子均能通过掌握区从右侧飞出,a、b 间的加速电压U1至少为多少?25、解:由动能定理:neU 11mv 2R,2n 价正离子在a、b 间的加速度:a 1neU 1md在 a、b 间运动的时间:t 1v2 md a 1neU 1在 MN
10、 间运动的时间:t 2Lv离子到达探测器的时间:tt1t22dL2KU1假定 n 价正离子在磁场中向N 板偏转,洛仑兹力充当向心力,设轨迹半径为由牛顿其次定律得:nevBmv2R离子刚好从N 板右侧边缘穿出时,由几何关系:R2 L2RL/22 由以上各式得:U1252 neL B232m当 n1 时 U 1 取最小值Umin252 eL B232m08 25.(18 分)【 2022 示例】名师归纳总结 两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布匀称、大小随时间周期性变化的第 4 页,共 14 页电场和磁场,变化规律分别如图1、图 2 所示(规定垂直纸面对里为磁感应强度的正方向);在
11、 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);如电场强度E0、磁感应强度 B0、粒子的比荷q均已知,且t02 m,两板间距h102mE 0;mqB 0qB 02(1)求粒子在0t0 时间内的位移大小与极板间距h 的比值;(2)求粒子在板板间做圆周运动的最大半径(用 h 表示);(3)如板间电场强度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- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载图(不必写运算过程) ;解法一:(1)设粒子在 0t0 时间内运动的位移大小为 s 1 1 at
12、 2a qE 02 m又已知 t 0 2 m, h 10 2 mE2 0联立式解得 s 1 1qB 0 qB 0 h 5(2)粒子在 t02t0 时间内只受洛伦兹力作用,且速度与磁场方向垂直,所以粒子做匀速圆周运动;设运动速度大小为 v1,轨道半径为 R1,周期为 T,就 v 1 at qv B 0 mv 1 2 联立式得 R 1 hR 1 5又 T 2 mqB 0即粒子在 t02t0 时间内恰好完成一个周期的圆周运动;在 2t03t0 时间内,粒子做初速度为 v1 的匀加速直线运动,设位移大小为 s 2 v t 1 0 1 at 22解得 s 2 3 h5由于 s1+s2h,所以粒子在 3t
13、04t0 时间内连续做匀速圆周运动,设速度大小为v2,半径为 R2v2v 1at qv B 02 mv R11 2解得R 22 h125由于 s1+s2+R2h,粒子恰好又完成一个周期的圆周运动;在4t05t 0 时间内,粒子运动到正极板(如图 1 所示);因此粒子运动的最大半径 R 2 2 h;5(3)粒子在板间运动的轨迹如图 2 所示;09 25(18 分) 如图甲所示,建立 Oxy 坐标系,两平行极板 P、Q 垂直于 y 轴且关于 x 轴对称,极板长度和板间距均为 l ;第一、四象限有磁感应强度为 B 的匀强磁场,方向垂直于Oxy 平面对里; 位于极板左侧的粒子源沿 x 轴向右连接发射质
14、量为 m、电量为 +q、速度相同、重力不计的带电粒子; 在 03t0 时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响);已知 t=0 时刻进入两板间的带电粒子恰好在 t0 时刻经极板边缘射入磁场;上述 m、q、l、t 0、B 为已知量;(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情形)求电压 U 0的大小;求 t0/2 时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径;何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间;y 名师归纳总结 P v0 llO B x U 0 U PQ t0 图乙2t0 3t0 t第 5 页,共 14 页OQ 图甲-U 0 - - - - - - -精选学习资
15、料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载点评:此题命题点仍为带电粒子在周期性变化的电场和分立的磁场中的运动问题;创新之处在于带电粒子在磁场中的运动情形由于进入磁场的位置不同而有所不同,这样就造成了运动情形的多样性, 从而存在极值问题;很好的考查了考生综合分析问题的才能和详细问题详细分析的才能,同时粒子运动的多样性(不确定性)也表达了对探究才能的考查;解析:名师归纳总结 (1)t0时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,0t 时刻刚好从极板边缘第 6 页,共 14 页射出,在 y 轴负方向偏移的距离为1l ,就有EU0, Eqma 2l1l12 at 22联立以上
16、三式,解得两极板间偏转电压为U0ml2;2 qt 0(2)1t 时刻进入两极板的带电粒子,前1t 时间在电场中偏转,后1t 时间两极板没有222电场,带电粒子做匀速直线运动;带电粒子沿x 轴方向的分速度大小为v 0lt0带电粒子离开电场时沿y 轴负方向的分速度大小为yva1t 2带电粒子离开电场时的速度大小为vv22 v yx设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,就有Bvqmv2R联立式解得R25 ml;qBt 0(3)2t 时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短;带电粒子离开磁场时沿y 轴正方向的分速度为 yvat ,设带电粒子离开电场时速度方向与y 轴正方向的夹角为,就
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- 2022 年高 物理 压轴 电磁场 汇编
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