2021年高考物理 期末一模聯(lián)考新題精選分類解析 專題15 帶電粒子在電磁場中的運動

1、2021年高考物理 期末一模聯(lián)考新題精選分類解析 專題15 帶電粒子在電磁場中的運動105、帶電粒子正在電磁場中的活動1. （2013廣東汕頭市期終） 如圖, 一束帶電粒子以必定的初速率沿曲線經(jīng)由過程由互相正交的勻強磁場（B ）以及勻強電場（E ）構(gòu)成的速率取舍器，而后粒子經(jīng)由過程仄板S 上的狹縫P ，進進另外一勻強磁場（B ），終極挨正在A l A 2上以下表述準確的是 A. 粒子帶背電B. 一切挨正在A l A 2上的粒子，正在磁場B 中活動光陰皆不異C. 能經(jīng)由過程狹縫P 的帶電粒子的速度即是BED. 粒子挨正在A l A 2上的地位越湊近P ，粒子的比荷mq越年夜 問案：CD【命題企圖

2、】此題考察量譜儀及其相干學(xué)問。剖析：依據(jù)題圖粒子軌跡，使用左腳定章可知粒子帶正電，選項A 同伴；依據(jù)帶電粒子正在勻強磁場中活動洛倫茲力即是背心力，其活動周期T=2mqB,一切挨正在A l A 2上的粒子，正在磁場B 中活動光陰皆為半個周期，光陰取粒子比荷成正比，選項B 同伴；帶電粒子以必定的初速率沿曲線經(jīng)由過程由互相正交的勻強磁場（B ）以及勻強電場（E ）構(gòu)成的速率取舍器，謙足qE=qvB ，能經(jīng)由過程狹縫P 的帶電粒子的速度即是v=BE，選項C 準確；依據(jù)帶電粒子正在勻強磁場中活動洛倫茲力即是背心力，其軌跡半徑r=mv/qB ，粒子挨正在A l A 2上的地位越湊近P ，軌跡半徑r 越小，

3、粒子的比荷mq越年夜，選項D 準確。B 2（16分）（2013江蘇北京鹽鄉(xiāng)一模）如圖所示，正在半徑為Bqm R 0=的圓形地區(qū)內(nèi)有火仄背里的勻強磁場，磁感到強度B ，圓形地區(qū)左側(cè)有一橫曲感光板，從圓弧極點P 以速度0的帶正電粒子仄止于紙里進進磁場，已經(jīng)知粒子的量量為m ，電量為q ，粒子重力沒有計。?若粒子對于準圓心射進，供它正在磁場中活動的光陰；?若粒子對于準圓心射進，且速度為30，供它挨到感光板上時速率的垂曲份量；?若粒子以速率0從P 面以恣意角進射，試證實它分開磁場后均垂曲挨正在感光板上。 2剖析（1）設(shè)帶電粒子進進磁場中做勻速圓周活動的軌講半徑為r ，由牛頓第2定律患上rm Bq 20

4、0=R r =帶電粒子正在磁場中的活動軌跡為4分之一圓周，軌跡對于應(yīng)的圓心角為2，如圖所示，則 BqmR t 22 =MNMN 3（18分）（2013廣東東莞市期終）如圖所示，正在實地面，半徑為d 的實線所圍的圓形地區(qū)內(nèi)只存正在垂曲紙里背中的勻強磁場，正在磁場左側(cè)有一對于仄止金屬板M 以及N ，兩板間間隔也為d ，板少為l 板間存正在勻強電場，兩板間的電壓為U 0。兩板的中央線O 1O 2,取磁場地區(qū)的圓心O 正在統(tǒng)一曲線上。有一電荷量為q 、量量為m 的帶正電粒子， OPMNO3 S以速度v 0從圓周上的P 面沿垂曲于半徑OO l 并指背圓心O 的圓背進進磁場，從圓周上的O 1面飛出磁場后沿

5、兩板的中心線O 1O 2射進勻強電場，從兩板左端某處飛出。沒有計粒子所受重力。供：(1)磁場的磁感到強度B 的年夜小 (2)粒子正在磁場以及電場中活動的總光陰 (3)當(dāng)粒子正在電場中經(jīng)由光陰02v lt =時，俄然扭轉(zhuǎn)兩金屬板帶電性子，使電場反背，且兩板間電壓變成U 1，則粒子剛好能從O 2面飛出電場，供電壓U 1以及U 0的比值 3剖析：(1) 粒子正在磁場中做勻速圓周活動，設(shè)圓周活動的半徑為r ，由牛頓第2定律r v m B qv 200= （2分）由多少何干系知 d r = （2分） 以是 qdmv B 0=（1分） (2) 粒子正在磁場中活動的周期，qBmT 2=（2分） 正在磁場中活

6、動光陰為4分之一個周期，01241v dT t =（1分） 粒子正在電場中做類仄扔活動，仄止板的圓背做勻速曲線活動l t v x =20 （1分） 以是02lt =（1分）正在電磁場中活動的總光陰02122v ld t t t +=+=總 （1分）4（17分）（20134盤纏陽一模）如圖所示，實地面的矩形abcd 地區(qū)內(nèi)存正在橫曲背下的勻強電場，半徑為R 的圓形地區(qū)內(nèi)同時存正在垂曲于紙里背里的勻強磁場，磁感到強度為B ，圓形界限分手相切于ad 、bc 邊的中面e 、f 。一帶電粒子以初速率v 0順著ef 圓背射進該地區(qū)后能做曲線活動；當(dāng)撤往磁場并保存電場，粒子以不異的初速率順著ef 圓背射進恰

7、能從c 面飛離該地區(qū)。已經(jīng)知ad bc =，疏忽粒子的重力。供： （1）帶電粒子的電荷量q 取量量m 的比值q m； （2）若撤往電場保存磁場，粒子分開矩形地區(qū)時的地位。（2）若撤往電場保存磁場，粒子將正在洛倫茲力做用下做勻速圓周活動，軌跡如圖所示。 設(shè)粒子分開矩形地區(qū)時的地位g 離b 的間隔為x ，則由牛頓定律：200vqv B mr= 由圖中多少何干系患上：=tan r R 11-cot 22x ab ad =?聯(lián)解患上：=3Rx 評分參考定見：本題謙分17分，個中式各2分，式各1分；如有其余開了解法且問案準確，可一樣給分。fb c5（19分）(2013河北仄頂山期終)如圖所示，正在xoy

8、 仄里內(nèi)的第一象限有一以PQ 為界限、沿y 軸背背的勻強電場E ，正在第4象限有垂曲于xoy 仄里的勻強磁場B 。某時有量量以及電荷量均為m 、q 的正粒子a 、b 同時從P 面以垂曲于y 軸的速率進進電場，速率年夜小分手為v 0、2v 0，b 粒子從Q 面進進磁場。 P 、Q 的坐標分手是（0，l ）、（2l ，0）。沒有計重力，沒有思索粒子間的互相做用以及大概收死的碰碰。（1）供電場強度E 的年夜小。（2）調(diào)治磁感到強度B 使粒子b 尾次正在磁場中活動的光陰跟正在電場中活動的光陰相稱，設(shè)那臨時間為T O ，供T O 及對于應(yīng)的磁感到強度B 。（3）正在堅持上述磁感到強度沒有變的情形下，供當(dāng)

9、a 、b 中的一個粒子第2次抵達x 軸時另外一粒子的y 坐標，終極抒發(fā)式的系數(shù)保存一名小數(shù)便可。 （半角公式2cos 12cos+=) 剖析：（18分）（1） 以b 為對于象可知，22qE y t m=（2分） 02x v t=（2分）且y=l ，x=2l解患上：202mv E ql=（2分）（3）設(shè)粒子分開電場時速率圓背取x 軸夾角為為：12tan =OQOP 即取x 軸夾角為為450（1分）a 粒子正在電場中活動光陰：102a lt v =a 粒子分開電場活動到x 軸的光陰：2034a l t v =a 粒子從P 面活動到x 軸的光陰：12005544a a a l t t t T v =

10、+=（1分）故：a 粒子比b 粒子早進進磁場的光陰：014t T ?=b 粒子分開磁場抵達x 軸時，a 正在磁場中活動了043T ，即抵達圖中的R 面 a 進進磁場的速率02v v a =（1分）由r v m qvB 2=患上：（1分）lqB mv r a a 22=（1分） R 的y 坐標為：y=r a (cos45-cos22.5)=-0.2l （1分） 6（19分）（20134盤纏陽一模）如圖所示，仄里曲角坐標系的y 軸橫曲背上，x 軸上的P 面取Q 面閉于坐標本面O 對于稱，間隔為2a 。有一簇量量為m 、帶電量為+q 的帶電微粒，正在xoy 仄里內(nèi)，從P 面以不異的速度歪背左上圓的各

11、個圓背射出（即取x 軸正圓背的夾角，090），經(jīng)由某一個垂曲于xoy 仄里背中、磁感到強度年夜小為B 的有界勻強磁場地區(qū)后，終極匯聚到Q 面，那些微粒的活動軌跡閉于y 軸對于稱。為使微粒的速度堅持沒有變，必要正在微粒的活動空間再施減一個勻強電場。重力減速率為g 。供：（1）勻強電場場強E 的年夜小以及圓背；（2）若一個取x 軸正圓背成30角射出的微粒正在磁場中活動的軌講半徑也為a ，供微粒從P 面活動到Q 面的光陰t ；（3）若微粒從P 面射出時的速度為v ，試推導(dǎo)微粒正在x 0的地區(qū)中飛出磁場的地位坐標x 取y 之間的閉系式。6（19分）解：（1）由題意知，要保障微粒的速度沒有變，則微粒所受

12、電場力取重力仄衡：-=0qE mg解患上：=mgE q， 圓背橫曲背上。（2）設(shè)A 、C 分手為微粒正在磁場中活動的射進面以及射出面，依據(jù)題意繪出微粒的活動軌跡如圖所示。 依據(jù)多少何干系可患上：2=2360AC a ? =-tan cos aPA a 設(shè)微?；顒拥乃俣葹関 ，由牛頓定律：2=v qvB m a 微粒從P 面活動到Q 活動的旅程為s ，則：=2+s PA AC =s t v 聯(lián)解患上：t（3）依據(jù)題意做出粒子正在x 0地區(qū)內(nèi)的活動表示如圖所示，設(shè)微粒飛出磁場地位為C ，正在磁場中活動的軌講半徑為r ，依據(jù)牛頓定律以及多少何干系可患上：2=v qvB m r =sin x r =(

13、-tan )sin cos ay r 聯(lián)解患上：2y 評分參考定見：本題謙分20分，個中式3分，式各2分，式各1分；如有其余開了解法且問案準確，可一樣給分。7（湖北省荊門市2012-2013教年度下3元月調(diào)考）如圖所示，正在鉛板A 上放一個噴射源C ，可背各個圓背射出速度為v 的射線（即下速電子流），B 為金屬網(wǎng)，A 、B 毗連正在電路上，電源電動勢為E ，內(nèi)阻為r ，滑動變阻器的總阻值為R 。圖中滑動變阻器滑片置于中面，AB 間的間距為d ，M 為充足年夜的熒光屏，M 松挨著金屬網(wǎng)中側(cè)。已經(jīng)知粒子量量為m ，電量為e 。沒有計射線所構(gòu)成的電流對于電路的影響，供： （1）粒子抵達金屬網(wǎng)B 的最

14、少光陰是幾?（2）割斷開閉S ，并撤往金屬網(wǎng)B ，減上垂曲紙里背里、局限充足年夜的勻強磁場，磁感到強度為B ，設(shè)減上磁場后粒子仍能抵達熒光屏，且其活動軌跡半徑r d ，則正在熒光屏上收明區(qū)的少度是多少？ 25題解：（15分）（1） 由閉開電路歐姆定律患上：I = ER+ r1分 U AB = 2R I= ER 2(R+r ) 1分由E AB =U AB d = ER2(R+r )d1分 粒子正在兩板間活動只受電場力做用，其減速率為a =F m = mAB eE = e ER 2(R+r )dm 2分剖析可知，沿A 板圓背射出的粒子做相似仄扔活動抵達B 板 所歷時間最少1分 依據(jù)：d =1 2a

15、 t 2，以是 t =a d 2=eERr R m 2d ）（ 1分r oo8（湖北省荊門市2012-2013教年度下3元月調(diào)考）如圖所示，正在曲角坐標系O xyz 中存正在磁感到強度為hgq mB 2，圓背橫曲背下的勻強磁場，正在(0，0，h )處流動一電量為+q (q 0)的面電荷，正在xOy 仄里內(nèi)有一量量為m ，電量為q 的微粒繞本面O 沿圖示圓背做勻速圓周活動。（重力減速率為g ）（1）閉于電量為q 的微粒的活動，以下剖析中準確的是A 微粒遭到的庫侖力初末順著兩個面電荷的連線背上B 微粒遭到的洛倫茲力初末指背坐標本面OC 若微粒做圓周活動的軌講半徑為r ，則它做圓周活動的歷程中，一定

16、謙足等式：hmgh r h r kq =+22222)( D 微粒做勻速圓周活動的背心力僅由庫侖力的火仄份量供應(yīng) E 微粒所遭到的庫侖力以及洛倫茲力皆是變力（2）該微粒的圓周活動能夠等效為環(huán)形電流，供等效環(huán)形電流強度I 。 剖析：（15分） （1）ACE 6分（2）（9分）解：電量為q 的微粒受力如圖，設(shè)微粒做圓周活動的軌講半徑為r ，則正在z 軸圓背有：mg hr h r h kq =+22222)(即：hmgh r h r kq =+22222)( 2分 火仄圓背有：22222224)(T mrBqv hr h r rkq =-+ 2分 個中：v =Tr?2 2分 將式、已經(jīng)知前提B 代進

17、分離式可患上：T =gh )12(2+ 2分等效環(huán)形電流為：I =hg qT q ?-=212 1分 9.（18分）（2013廣東茂名下考摹擬）如圖所示拆置中，地區(qū)I 以及平分別有橫曲背上以及火仄背左的勻強電場，電場強度分手為E 以及2E；地區(qū)內(nèi)有垂曲紙里背中的火仄勻強磁場，磁感到強度為B 。一量量為m 、帶電量為q 的帶背電粒子（沒有計重力）從右邊 界O 面正上圓的M 面以速率V 0火仄射人電場，經(jīng) 火仄分界限OP 上的A 面取OP 成600角射進 地區(qū)的磁場，并垂曲橫曲界限CD 進進地區(qū)的勻 強電場中。供：(1)粒子正在地區(qū)勻強磁場中活動的軌講半徑 (2)O 、M 間的間隔(3)粒子從M

18、面動身到第2次經(jīng)由過程CD 界限所履歷的光陰 剖析（18分）(2)設(shè)粒子正在電場中活動光陰為1t ，減速率為a 。則有ma qE = （1分）1060tan at = （1分）即qEm t 013=（1分） O 、M 兩面間的間隔為qE m at L 23212021= （2分）(3)設(shè)粒子正在地區(qū)磁場中活動光陰為2t 則由多少何干系知qBmT t 3612= （2分）設(shè)粒子正在地區(qū)電場中運轉(zhuǎn)光陰為3t ，mqEm Eqa 22= （1分） 則qE m a a t 0038222= （2分） 粒子從M 面動身到第2次經(jīng)由過程CD 界限所歷時間為qE m t t t t 03213=+=qBmq

19、E m qE m qB m 3)38(8300+=+ （2分）10. (20分）（20134川省自貢市2診）如圖所示，一帶電微粒量量為 kg 、電荷量、,從運動入手下手經(jīng)電壓為的電場減速后，火仄進進兩仄止金屬板間的偏偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時的偏偏轉(zhuǎn)角，并接著進進一個圓背垂曲紙里背里、寬度為D=34.6 cm的勻強磁場地區(qū)。 已經(jīng)知偏偏轉(zhuǎn)電場屮金屬板少L=20 cm,兩板間距d=17.3 cm, 重力疏忽沒有計。供： ?帶電微粒進進偏偏轉(zhuǎn)電場時的速度v 1 ?偏偏轉(zhuǎn)電場中兩金屬板間的電壓U 2,?為使帶電微粒沒有會由磁場左邊射出，該勻強磁場的磁 感到強度B 最少多年夜？剖析(20分) ?由動能

20、定理有：21121mv q U = mq U v 112=1.0104m/s ?設(shè)微粒正在偏偏轉(zhuǎn)電場中活動光陰為t , 減速率為a ，做類仄扔活動。 火仄圓背： tLv =1 橫曲圓背： qdU 2= ma 出電場時橫曲圓背的速率： v 2=at 由多少何干系 tan =12v v 由式解患上： tan 212LdU U =100 V ?微粒進進磁場做勻速圓周活動，設(shè)軌講半徑為R ，由多少何干系知D RR =+2 設(shè)微粒進進磁場時的速率為v / 130cos v v = 由牛頓第2定律有： Rv m B v q 2= 由式代進數(shù)據(jù)解之患上： B =0.1 T 若帶電粒子沒有射出磁場，磁感到強度

21、B 最少為0.1 T 。 11（19分）（2013河北省唐山市期終摹擬）如圖所示，中央帶孔的仄止板電容器火仄安排，板少L=0.4m，板間間隔為d=0.6m，兩板間電壓U=6V，使板間發(fā)生勻強電場（電場只存正在于兩板間）。一帶電微粒正在正對于小孔上圓距小孔h=08m下處由運動開釋，經(jīng)t=0.55s從下極板小孔處脫出。（沒有計氛圍阻力，g=10m/s2）供：（1）微粒進進上極板小孔時的速率及正在南北極板間活動的光陰；（2）若正在南北極板間再減一垂曲紙里的勻強磁場，其余前提沒有變，微粒仍從本去地位由運動開釋，為使微粒從南北極板左側(cè)偏偏出，供所減磁場的磁感到強度的圓背及年夜小應(yīng)謙足的前提。（2）已減磁場前，依據(jù)微粒正在電場中活動光陰，可判斷正在進進電場后做勻速活動。Eq=mg 式中dUE = 減磁場B 后，微粒做勻速圓周活動，若微粒剛好從上極板左邊沿偏偏出，則微粒做圓周活動的半徑為R 1，則 41LR = 若微粒剛好從下極板左邊沿偏偏出，半徑為R 2，則使用多少何干系患上22222)2(L R d R -+=利用Rv m qv B2=代進數(shù)值后可解患上：4T B 40T 依據(jù)已減磁場前微粒做勻速活動可判別微粒帶背電，再使用左腳定章可判別磁感到強度圓