高考物理专题汇编带电粒子在磁场中的运动(一)含解析.docx

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1、高考物理专题汇编带电粒子在磁场中的运动(一)含解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1．如图所示，一质量为m、电荷量为+q的粒子从竖直虚线上的P点以初速度v0水平向左射出，在下列不同情形下，粒子经过一段时间后均恰好经过虚线右侧的两点连线长度为l，连线与虚线的夹角为α=37°，不计粒子的重力，A点．巳知(sin37=0°.6，cosP、A37°=0.8).(1)若在虚线左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，求磁感应强度的大小B1；(2)若在虚线上某点固定一个负点电荷，粒子恰能绕该负点电荷做圆周

2、运动，求该负点电荷的电荷量Q(已知静电力常量为是）；(3)若虚线的左侧空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，右侧空间存在竖直向上的匀强电场，粒子从P点到A点的过程中在磁场、电场中的运动时间恰好相等，求磁场的磁感应强度的大小B2和匀强电场的电场强度大小E.5mv05mv02l5mv0【答案】（1）B1（2）Q（3）B22ql8kq3ql20(23)mv02Eql9【解析】【分析】【详解】（1)粒子从P到A的轨迹如图所示：粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径为r1由几何关系得r112lcosl25由洛伦兹力提供

3、向心力可得qv0B1mv02r15mv0解得:B12ql(2)粒子从P到A的轨迹如图所示：粒子绕负点电荷Q做匀速圆周运动，设半径为r2由几何关系得r2l5l2cos8由库仑力提供向心力得kQqmv02r22r22解得:Q5mv0l(3)粒子从P到A的轨迹如图所示：粒子在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类平抛运动lsin3l粒子在电场中的运动时间t5v0v0根据题意得，粒子在磁场中运动时间也为Tt，则t22m又TqB25mv0解得B23ql设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则v0tr3l解得:r5粒

4、子在电场中沿虚线方向做匀变速直线运动，lcos2r1qEt22m20(23)mv02解得:E9ql2．在如图所示的平面直角坐标系中，存在一个半径R0.2m的圆形匀强磁场区域，磁感＝应强度B＝1.0T，方向垂直纸面向外，该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点。y轴右侧存在一个匀强电场，方向沿y轴正方向，电场区域宽度l＝0.1m。现从坐标为（﹣0.2m，﹣0.2m）的P点发射出质量m＝2.0×10﹣9kg、带电荷量﹣5q＝5.0×10C的带正电粒子，沿y轴正方向射入匀强磁场，速度大小v0＝5.0×1

5、03m/s（粒子重力不计）。（1）带电粒子从坐标为（0.1m，0.05m）的点射出电场，求该电场强度；（2）为了使该带电粒子能从坐标为（0.1m，﹣0.05m）的点回到电场，可在紧邻电场的右侧区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和方向。【答案】（1）1.0×104N/C（2）4T，方向垂直纸面向外【解析】【详解】解：（1）带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有：qv0Bmv02rr0.20mR可得：==根据几何关系可以知道，带电粒子恰从O点沿x轴进入电场，带电粒子做

6、类平抛运动，设粒子到达电场边缘时，竖直方向的位移为y根据类平抛规律可得：lv0t，y1at22根据牛顿第二定律可得：Eqma联立可得：E1.0104N/C（2）粒子飞离电场时，沿电场方向速度：vyatqEgl5.0103m/s=v0mv0粒子射出电场时速度：v2v0根据几何关系可知，粒子在B区域磁场中做圆周运动半径：r2y根据洛伦兹力提供向心力可得：qvBv2mr联立可得所加匀强磁场的磁感应强度大小：Bmv4Tqr根据左手定则可知所加磁场方向垂直纸面向外。3．“”1所太空粒子探测器是由加速、偏转和收

7、集三部分组成，其原理可简化如下：如图示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB的电势为L(o)，内圆弧面CD的电势为，足够长的收集板MN平行边界ACDB，ACDB与2MN板的距离为L．假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子的影响，不考虑过边界ACDB的粒子再次返回．（1）求粒子到达O点时速度的大小；（2）如图2所示，在PQ（与ACDB重合且足够长）和收集板MN之间

8、区域加一个匀强磁场，方向垂直纸面向内，则发现均匀吸附到AB圆弧面的粒子经O点进入磁场后最多有23能打到MN板上，求所加磁感应强度的大小；（3）如图3所示，在PQ（与ACDB重合且足够长）和收集板MN之间区域加一个垂直MN的匀强电场，电场强度的方向如图所示，大小E，若从AB圆弧面收集到的某粒子经4LO点进入电场后到达收集板MN离O点最远，求该粒子到达O点的速度的方向和它在PQ与MN间运动的时间．【答案】（1）v2q；（2）B1m；（3）600；2L2mmL2qq【解析】