2016版高考物理三轮增分练习专练12

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1、专练12带电粒子在复合场中的运动题型23带电粒子在组合场中的运动1.如图1所示，真空中竖直条形区域I存在垂直纸血向外的匀强磁场，条形区域II存在水平向左的匀强电场，磁场和电场宽度均为厶且足够长，图中虚线是磁场为电场的分界线，M、N为涂有荧光物质的竖直板，质子打在M、N板上被吸附而发出荧光.现有一谏质子从A处以速度"连续不断地射入磁场，入射方向与M板成60。夹角口与纸血平行，已知质子质量电荷量为⑴不计质子重力和相互作用力，求:MAN图1•；E妙*・・1⑴若质子垂直打在N板上，I区磁场的磁感应强度B1；⑵在第(1)问中，调节电场强度的大小，N板上的亮斑刚好消失时的场强&2⑶若区域

2、II的电场强度粽，要使M板出现亮斑，I区磁场的最小磁感应强度〃2・答案mv⑴丽(3)(迈+1)曲2qL解析⑴洛伦兹力提供向心力,mv2qvB=—9解得r=mv甲若质了垂直打在N板匕质了出磁场时须与磁场的右边界垂直，如图叩所示，市几何关系门cos60°=厶I区磁场的磁感应强度为B尸亦=丽(2)质了进入电场后逆着电场线做匀减速直线运动，调节电场强度的大小，N板上的亮斑刚好消失时，质了的速度刚好减为零，由动能定理得—qEL=O—jtnv1(3)设质子从磁场进入电场时速度方向与虚线边界间的夹角为"，进入电场后做类斜上抛运动，当质子刚要到达N板时，沿电场线方向速度减小为零，如图乙所示，

3、此时质子恰好能返回磁场打在M板上产生亮斑，而此时的磁场的磁感应强度最小.沿电场方向，由动能定理得-qEL=O-如(osin3)2得0=30。在磁场中，由几何关系知厂2sin60°+r2sin30°=Z,得尸2=(书-1)厶故I区磁场的最小磁感应强度为B2==^^2qP，nV'1.如图2所示，在肓角坐标系xOy平面内有一矩形区域MVP0,矩形区域内有水平向右的匀强电场，场强为E；在的区域内有垂直于处标平而向里的匀强磁场，半径为/?的光滑绝缘空心半圆管固定在处标平而内，半圆管的一半处于电场中，圆心。为MN的中点，肓径/O垂宜于水平虚线—质量为杯电荷量为q的带电粒了(重力不计)从半

4、圆管的O点山静止释放，进入管内后从/点穿岀恰能在磁场中做半径为的匀速圆周运动•求:图2(1)该粒了带哪种电荷？匀强磁场的磁感应强度B的大小为多少；(2)若粒了再次进入矩形区域MNPQ时立即撤去磁场，此后粒了恰好从0P的中点C离开电场.求矩形区域的边长M0与人的关系.(3)在满足(2)的棊础上，求从A点运动到C点的时间.(2)MQ=2R解析(1)粒子要由静止进入管内，必须带正电.粒子从0点到/点的过程中由动能定理得1°qER=2,nir从/点穿出后做匀速圆周运动，qvB=-解得，停(2)粒子再次进入矩形MNP0区域后做类平抛运动，由题意得—詔,°普,MQ=vt联立以上各式解得M

5、Q=2R⑶粒子从力点到矩形边界MN的过程中,2兀加712从矩形边界到C点的过程中，t2=故所求时间/=/i+r2=(J+1)寸呼•1.如图3所示，竖直平而内放着两根间距厶=lm、电阻不计的足够长平行金属板M、N,两板间接一阻值R=2G的电阻，N板上有一小孔0,在金属板M、N及CQ上方有垂直纸而向里的磁感应强度3o=lT的有界匀强磁场，N板右侧区域K厶上、下部分分别充满方向垂直纸而向外和向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为5=3T和园=2「有一质量M=0.2kg、电阻r=lQ的金属棒搭在MW之间并与MN良好接触，川输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动，当金属棒达到最大速度

6、时，在与0等高并靠近M板的P点静止释放一个比^=1X1O4C/kg的正离子，经电场加速后，以v=200m/s的速度从0点垂玄于N板边界射入右侧区域.f计离了重力，忽略电流产生的磁场,取g=10m/s2.求：图3(1)金属棒达到最人速度时，电阻R两端电压U；(2)电动机的输出功率P；(3)离了从Q点进入右侧磁场后恰好不会回到N板，Q点距分界线高h等于多少？答案(1)2V(2)9W(3)1.2X10吆m解析(1)离子从P点运动到0,由动能定理：解得两端电压U=2V②(2)电路的电流1=常③金属棒所受安培力F^=B"L④由金属棒受力平衡F=Mg+F安⑤由闭合电路欧姆定律£=/(/?

7、+r)®感应电动势E=BQLvm⑦电动机的输出功率P=⑧联立②~⑧式解得：电动机的输出功率尸=9W⑨⑶如图所示，设离子恰好不会回到N板时，对应的离子在上、下区域的运动半径分别为厂和厂2，圆心的连线与N板的夹角为(p±1u在磁场5中，由qvB=恬7⑩2解得运动半径为ri=§X10-2m⑪在磁场艮中，由quB?=加気⑫解得运动半径为r2=IXIO”m⑬由几何关系得（八+r2）sin（p=尸2⑭r+门cos（p=h®联立⑪⑬⑭⑮解得：h=1.2X10_2m.1.如图4所示，某空间中有四个方向垂直于纸面向里