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《2016年高考物理高频考点：带电粒子在复合场中的运动》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、带电粒子在复合场中的运动计算题(本题共6小题，共100分。需写出规范的解题步骤)1.(15分)(2014•大纲版全国卷)如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外；在第‘一"四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某P—"点以与X轴正向平行、大小为V。的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d,0)点沿垂直于X轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为9,求:(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值。(2)该粒子在电场中运动的时间。【解题指南】解答本题可以从以下三个方面分析：(1)不计重力的
2、粒子在磁场中做什么运动，题中是否隐含给出了粒子运动的半径。⑵粒子在电场中做什么运动，加速度与电场强度和电荷的电量有什么关系。⑶粒子进入电场时的速度、粒子在电场中速度的变化量和e角三者有什么关系。【解析】⑴如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动。设磁感应强度的大小为B,粒子的质量与所带电荷量分别为m和q,圆周运动的半径为Ro,由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qv°B=m错误!未找到引用源。①由题给条件和几何关系可知Ro=d②设电场强度的大小为E,粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度为ax,在电场中的运动时间为t,离开电场时沿x轴负方向的速度大小为vxo由牛顿第二定律得E
3、q=max③vx=axt④错误！未找到引用源。t=d⑤由于粒子在磁场中做类平抛运动（如图），有tan6=错误!未找到引用源。⑥联立①②③④⑤⑥式得错误！未找到引用源。二错误！未找到引用源。votan20⑵联立⑤⑥式得仁错误！未找到引用源。答案：⑴错误！未找到引用源。votan20（2）错误！未找到引用源。2.（18分）（2015•哈尔滨模拟）如图所示，在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场,y轴左侧和MN边界右侧的空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小相等的匀强磁场,MN边界与y轴平行且间距保持不变。一质量为ni、电荷量为-q的粒子以速度W从坐标
4、原点0沿x轴负方向射入磁场每次经过磁场的时间均为1°,粒子重力不计。(1)求磁感应强度的大小B。⑵若I二55时粒子冋到原点0,求电场区域的宽度d和此时的电场强度Eoo(1)若带电粒子能够回到原点0,则电场强度E应满足什么条件？【解析】(1)粒子在磁场中做圆周运动的周期“错误！未找到引用源。，粒子每次经过磁场的时间为半个周期，则T=2t0,解得B二错误!未找到引用源。。(2)粒子t=5t°时回到原点，轨迹如图所示,由几何关系有r2=2ri,V由向心力公式有qBv尸m错误！未找到引用源。，qBv2=m错误！未找到引用源。，电场宽度d=4昔误！未找到引用源。t。,解
5、得d=错误！未找到引用源。v°t°。又V2=v°+错误！未找到引用源。t。,解得E尸错误！未找到引用源。。⑶如图所示，由几何关系可知，要使粒子经过原点，则应满足n(2rz2-2「)=2。(n=l,2,3)XXXVMVXXXxxxx仏bx勁AXXXXXX咳Xx・XXXXXX弋N兀由向心力公式有qB"错误！未找到引用源。，解得W2=错误！未找到引用源。Vo，根据动能定理有qEd=错误！未找到引用源。mv错误！未找到引用源。-错误！未找到引用源。m错误！未找到引用源。，解得E=错误！未找到引用源。(n=l,2,3……)答案：⑴错误！未找到引用源。⑵错误！未找到引用源
6、。vdo错误！未找到引用源。(3)E=4昔误！未找到引用源。(n=l,2,3……)3.(17分)在xOy平面内，第III象限内的直线0M是电场与磁场的边界,0M与x轴负方向成45°角。在x〈0且0M的左侧空间存在着沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E-50N/C,在y<0但0M的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B=0.2T,如图所示。不计重力的带负电的微粒，从处标原点0沿y轴负方向以v0=4X10m/s的初速度进入磁场，已知微粒的带电荷量为q二-4X10%,质量为m=lX10-24kgo求:(1)带电微粒第一次经过磁场边界时的位置坐标及
7、经过磁场边界时的速度方向。(1)带电微粒最终离开屯、磁场区域时的位置坐标。(2)带电微粒在电、磁场区域运动的总时间(结果可以保留兀)。【解题指南】解答该题的思路顺序：⑴用左手定则判断带负电微粒在洛伦兹力作用下怎样偏转，在过0M时的方向比较重要。⑵微粒第一次进入匀强电场做“类竖直上抛”运动。⑶微粒再回到磁场，又做匀速圆周运动。⑷第二次进入匀强电场做“类平抛运动”。【解析】⑴微粒运动轨迹如图所示。微粒第一次经过磁场边界上的A点，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得：qv°B=m错误!未找到引用源。解得："错误！未找到引用源。=5xlO-3mA点位置坐标为(-5x10_3
8、m,-5x10_3m)经过磁场边界时速
