《（步步高）2016版高考物理（全国通用）考前三个月配套课件+配套文档第一部分专题8 带电粒子在电场和磁场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（步步高）2016版高考物理（全国通用）考前三个月配套课件+配套文档第一部分专题8 带电粒子在电场和磁场中的运动（101页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题 8 带电粒子在电场和磁场中的运动 1.(2015江苏单科 15)一台质谱仪的工作原理如图 1所示 ， 电荷量均为 q、 质量不同的离子飘入电压为 其初速度几乎为零 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 最后打在底片上 N L， 且 侧 23区域 检测不到离子 ， 但 右侧 13区域 在适当调节加速电压后 ， 原本打在 真题 示例 图 1 (1)求原本打在 的离子质量 m； 解析 离子在电场中加速： 12磁场中做匀速圆周运动： 得 r 1B 2 q 打在 点 P 的离子运动半径为 r 0 34 L ，代入解得 m 9 L 232 U 0 答案 9 L 232 U (2)为使原本打在 求加速
2、电压 解析 由 ( 1) 知， U 16 U 0 r 29 L 2 离子打在 Q 点时 r 56 L ， U 100 U 081 离子打在 N 点时 r L ， U 16 U 09 ，则电压的范围 100 U 081 U 16 U 09 答案 100 U 081 U 16 U 09 (3)为了在 求需要调节 (取 解析 由 ( 1) 可知， r U 由题意知，第 1 次调节电压到 U 1 ，使原本 Q 点的离子打在N 点 1U 0此时，原本半径为 r 1 的打在 Q 1 的离子打在 Q 上56 U 1U 0解得 r 1 562 L 第 2 次调节电压到 U 2 ，原本打在 Q 1 的离子打在
3、N 点，原本半径为 r 2 的打在 Q 2 的离子打在 Q 上，则：U 2U 0，56U 2U 0解得 r 2 563 L 同理，第 n 次调节电压，有 r n 56n 1 L 检测完整，有 r n 解得 n 65 1 最少次数为 3次 答案 3次 2.(2014全国大纲 25)如图 2所示 ， 在 第 一 象限存在匀强磁场 ， 磁感应强度 方向 垂直 于纸面 (向外；在第四 象限 存在 匀强电场 ， 方向沿 在 正 半轴上某点以与 大小 为 该粒子在 (d,0)点沿垂直于 不计粒子重力 ， 求： 图 2 (1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值； 解析 如图 ， 粒子进入磁场后做匀速圆周运动
4、 . 设 磁感应强度的大小为 B， 粒子质量与所 带电 荷 量分别为 m和 q， 圆周运动的半径为 伦 兹力公式及牛顿第二定律得 q 20R 0 由题给条件和几何关系可知 d 设电场强度大小为 E， 粒子进入电场后沿 在电场中运动的时间为 t， 离开电场时沿 v x2 t d 由于粒子在电场中做类平抛运动 (如图 )， 有 联立 式得 2 答案 12 v 0 (2)该粒子在电场中运动的时间 . 解析 联立 式得 t 2 ta n . 答案 2 ta n (1)带电粒子在复合场中的运动是力电综合的重点和高考的热点 ， 常见的考查形式有组合场 (电场 、 磁场 、 重力场依次出现 )、 叠加场 (
5、空间同一区域同时存在两种以上的场 )、 周期性变化的场等 ， 近几年高考试题中 ， 涉及本专题内容的频率极高 ， 特别是计算题 ， 题目难度大 ， 涉及面广 . 考纲解读 (2)试题多把电场和磁场的性质 、 运动学规律 、 牛顿运动定律 、 圆周运动规律 、 功能关系揉合在一起 ， 主要考查考生的空间想象力 、 分析综合能力以及运用数学知识解决物理问题的能力 (1)明确组合场是由哪些场组合成的 . (2)判断粒子经过组合场时的受力和运动情况 ， 并画出相应的运动轨迹简图 . (3)带电粒子经过电场时利用动能定理和类平抛运动知识分析 . (4)带电粒子经过磁场区域时通常用圆周运动知识结合几何知识
6、来处理 . 内容索引 考题一 带电粒子在组合场中的运动 考题二 带电粒子在叠加场中的运动 考题三 带电粒子在交变电磁场中运动的问题 考题四 磁与现代科技的应用 专题综合练 考题一 带电粒子在组合场中的 运动 所示 ， 在直角坐标系 限 存在 沿 电场强度 的 大小 为 在 强 磁场 m， 带电荷量为 电 粒子从第二象限的 3L， L)以初速度 不计带电粒子的重力 . 图 3 (1)求匀强磁场的大小和方向； 解析 带电粒子做匀速直线运动 ， 其所受合力为零 ， 由于粒子带负电荷 ， 带电粒子受到的电场力方向沿 所以带电粒子受到的洛伦兹力方向沿 根据左手定则判断磁场方向垂直纸面向外 根据带电粒子受
7、的洛伦兹力等于电场力 ， 即： 解得： B 答案 E 1 (2)撤去第二象限的匀强磁场 ， 同时调节电场强度的大小为 带电粒子刚好从 L,0)进入第三象限 ， 求电场强度 解析 撤去磁场后 ， 带电粒子仅受电场力作用做类平抛运动 . 根据牛顿第二定律： 2L L 12 联立 解得： E 2 m v 202 答案 m v 202 (3)带电粒子从 从 点进入第四象限 ，若 2求 的距离 . 解析 带电粒子穿过 由 解得： 则通过 B 点时的速度 v v 20 v 21 2 v 0 与 x 轴正方向的夹角为 ，则 si n v 1v 22 即 45 带电粒子在第三象限做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向
8、心力q v B m v 21 2 由 (1) 知 B E 12 E 2 解得： R 2 L ( 2 1) L 答案 ( 2 1) L 所示 ， 在竖直平面内建立 在 x 2 电场与 45 ， 磁场方向垂直于纸面向里 ，磁感应强度大小为 ( 22 d、 0)处有一个质量为 m、 电荷量为 以某一初速度沿场强方向运动 点时 ， 粒子沿 向 速度 大小不变 ， 方向反向 ， 一段时间后 ， 以 2 恰好不从磁场右边界飞出 图 4 (1)求磁场的宽度 L； 解析 根据洛伦兹力提供向心力有： 2 q v B m 2 v 2R 2 m 粒子刚好不从磁场右边界飞出的条件为： L R ，即： L 2 m 2
9、m )求匀强电场的场强大小 E； 解析 如图 ， 设粒子从 将其从 点的运动分别沿着电场线和垂直电场线方向分解 ， 粒子在这两个方向上通过的距离分别为 h和 l， 在 v. 沿电场线方向有： h 12t 2 v E 3 m v 24 答案 3 m v 24 l 几何关系有： l h 2d (3)若另一个同样的粒子以速度 点沿场强方向运动 ， 经时间 点出来 ， 求时间 t. 解析 粒子从 s 由 v 2 2 得： s v 223 d 1003V 时进入电场中的粒子将打到极板上，即在电压等于1003V 时刻进入的粒子具有最大速度 . 所以由动能定理得： 212m v 2t 12m v 20 ，
10、解得 v t 2 33 10 5 m /s 答案 2 33 10 5 m /s (2)粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比； 解析 计算可得 ， 粒子射入磁场时的速度与水平方向的夹角为 30 ， 从下极板边缘射出的粒子轨迹如图甲中 磁场中轨迹所对应的圆心角为 240 ， 时间最长； 从上极板边缘射出的粒子轨迹如图中 磁场中轨迹所对应的圆心角为 120 ， 时间最短 ， 因为两粒子的周期 T2同 ， 所以粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比为 2 1. 答案 2 1 (3)分别从 O 点和距 O 点 下方 在 解析 如图乙 ， 从 O 点射入磁场的粒子速度为 它在磁场中的出射点与入射点间距为 2 R 1 m v 1得： d 1 2 m v 0从距 O 点下方0. 05 m 处射入磁场的粒子速度与水平方向夹角 ，则它的速度为 v 2 v 0，它在磁场中的出射点与入射点间 距为 d 2
