高考专题--- 带电粒子在电磁场中的运动高三物理二模三模试题---精校解析Word版

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1、高考专题11带电粒子在电磁场中运动高三二模、三模物理试题分项解析（I）一．计算题1.（2019全国考试大纲调研卷3）如图所示，在两块水平金属极板间加有电压U构成偏转电场，一束比荷为带正电的粒子流（重力不计），以速度vo=104m/s沿水平方向从金属极板正中间射入两板。粒子经电场偏转后进入一具有理想边界的半圆形变化磁场区域，O为圆心，区域直径AB长度为L=1m，AB与水平方向成45°角。区域内有按如图所示规律作周期性变化的磁场，已知B0=0.5T，磁场方向以垂直于纸面向外为正。粒子经偏转电场后，恰好从下极板边缘O点与水平方向成45°斜向下射入磁场。求：

2、（1）两金属极板间的电压U是多大？（2）若To=0．5s，求t=0s时刻射人磁场的带电粒子在磁场中运动的时间t和离开磁场的位置。（3）要使所有带电粒子通过O点后的运动过程中不再从AB两点间越过，求出磁场的变化周期Bo，To应满足的条件。【参考答案】（1）100V（2），射出点在AB间离O点（3）【名师解析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，从O点射出使速度代入数据得U=100V（2）粒子在磁场中经过半周从OB中穿出，粒子在磁场中运动时间射出点在AB间离O点2.（2019江苏高邮市第二学期质检）如图所示，半径为r的圆形匀强磁场区域Ⅰ与x轴相切于坐标系的原

3、点O，磁感应强度为B0，方向垂直于纸面向外．磁场区域Ⅰ右侧有一长方体加速管，加速管底面宽度为2r，轴线与x轴平行且过磁场区域Ⅰ的圆心，左侧的电势比右侧高．在加速管出口下侧距离2r处放置一宽度为2r的荧光屏．加速管右侧存在方向垂直于纸面向外磁感应强度也为B0的匀强磁场区域Ⅱ．在O点处有一个粒子源，能沿纸面向y>0的各个方向均匀地发射大量质量为m、带电荷量为q且速率相同的粒子，其中沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能沿轴线进入长方形加速管并打在荧光屏的中心位置．（不计粒子重力及其相互作用）（1）求粒子刚进入加速管时的速度大小v0；（2）求加速电压U；（3）若

4、保持加速电压U不变，磁场Ⅱ的磁感应强度B=0.9B0，求荧光屏上有粒子到达的范围？（2）粒子在磁场区域Ⅱ的轨道半径为又B=B0（2分）由动能定理得（3分）（3）粒子经磁场区域Ⅰ后，其速度方向均与x轴平行；经证明可知：OO1CO2是菱形，所以CO2和y轴平行，v和x轴平行．磁场Ⅱ的磁感应强度B2减小10%，即，（2分）荧光屏上方没有粒子到达的长度为（2分）即荧光屏上有粒子到达的范围是：距上端处到下端，总长度（2分）3.(14分)（2019广东广州天河区二模）如图所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。在x轴下方存在匀强电场，方向

5、垂直x轴向上。一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的a(0，h)点沿y轴正方向以某初速度开始运动，一段时间后，粒子与x轴正方向成45°进入电场，经过y轴的b点时速度方向恰好与y轴垂直。求：(1)粒子在磁场中运动的轨道半径r和速度大小v；(2)匀强电场的电场强度大小E；(3)粒子从开始到第三次经过x轴的时间t。【名师解析】(1)根据题意,大致画出粒子在复合场中的运动轨迹,如图所示由几何关系得rcos45°=h（1分）（1分）由牛顿第二定律得qBv=（1分）解得v=（1分）(3)粒子在磁场中运动的周期T==（1分）第一次经过x轴的时间t

6、1=T=（1分）在电场中运动的时间t2=2t=（1分）从第二次经过x轴到第三次经过x轴的时间t3=T=（1分）则总时间t=t1+t2+t3=（1分）4(16分)（2019江苏泰州期末）如图所示，半径为a的圆内有一固定的边长为1.5a的等边三角形框架ABC，框架中心与圆心重合，S为位于BC边中点处的狭缝．三角形框架内有一水平放置带电的平行金属板，框架与圆之间存在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场．一束质量为m、电量为q，不计重力的带正电的粒子，从P点由静止经两板间电场加速后通过狭缝S，垂直BC边向下进入磁场并发生偏转．忽略粒子与框架碰撞时能

7、量与电量损失．求：(1)要使粒子进入磁场后第一次打在SB的中点，则加速电场的电压为多大？(2)要使粒子最终仍能回到狭缝S，则加速电场电压满足什么条件？(3)回到狭缝S的粒子在磁场中运动的最短时间是多少？【名师解析】(1)粒子在电场中加速，qU＝mv2　　(2分)粒子在磁场中偏转，qvB＝　　(2分)r＝　　(1分)解得U＝r2＝.(1分)解得n≥3.3，即n＝4，5，6…　　(1分)得加速电压U＝·(n＝4，5，6，…)．(1分)(3)粒子在磁场中运动周期为TqvB＝，T＝解得T＝　　　(2分)当n＝4时，时间最短，　　　(1分)即tmin＝3×6×

8、＋3×T＝T　　(1分)解得tmin＝23.(1分)5．（16分）（2019江苏无锡一模）如图所示，同轴圆形