2019年高考物理名校模擬試題分項(xiàng)解析40熱點(diǎn)專題17帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)

1、專題17帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)1.（2019四川成都摸底）如圖，在x軸上方存在方向垂直坐標(biāo)平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,B在x軸下方存在方向垂直坐標(biāo)平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。一帶負(fù)電的粒子（不計(jì)重力）2從原點(diǎn)。以與x軸正方向成30。角的速度v射入磁場，其在x軸上方運(yùn)動(dòng)的半徑為R則0A.粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)O2RB.粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2-R3vC.粒子射入磁場后，第二次經(jīng)過x軸時(shí)與。點(diǎn)的距離為3RD.粒子在x軸上方和下方的磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1:2【參考答案】CD【命題意圖】本題考查洛倫茲力、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)?！窘忸}思路】【錯(cuò)誤項(xiàng)

2、分析】根據(jù)左手定則和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的知H只可判斷出帶負(fù)電的粒子在工軸上方和下方分別做rd圓周運(yùn)動(dòng)，不可能回到坐標(biāo)原點(diǎn)J選項(xiàng)A錯(cuò)誤$在大軸上方做16圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為1=5口根據(jù)可知在工軸下方做1&圖周運(yùn)動(dòng)的半程為尸?見運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為v已=可=3。粒子矣成一;碉期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為口打一子三巴=絲，選項(xiàng)S錯(cuò)誤$3v31_.?vVV【正確項(xiàng)分析】粒子射入磁場后，第一次經(jīng)過x軸時(shí)與。點(diǎn)的距離為R粒子射入磁場后，第二次經(jīng)過x軸時(shí)與。點(diǎn)的距離為d=R+r=3R,選項(xiàng)C正確；粒子在x軸上方和下方的磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為R：r=1：2,選項(xiàng)D正確。3.（2019四川成都摸底）圖示區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電

3、場和水平向里的勻強(qiáng)磁場，一帶正電的微粒以水平向右的初速度進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，恰能沿直線運(yùn)動(dòng)。欲使微粒向下偏轉(zhuǎn)，可采用的方法是A.僅減小入射速度B.僅減小微粒的質(zhì)量C.僅增大微粒的電荷量D.僅增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度【參考答案】A【命題意圖】本題考查帶電微粒在-復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)、電場力和洛倫茲力、左手定則及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。解題思路】根據(jù)題述一帶正電的制粒以水平向右的初速度進(jìn)入讀區(qū)i聊寸，恰第沿直線運(yùn)動(dòng),由左手定則可知所受洛倫孩力豎直向上,，電場力豎直向下f滿足關(guān)系式，嗜-狂;G況，欲使微粒向下偏轉(zhuǎn)？可膈小洛倫茲力口挈為僅減小入射速度，、僅減小磁場的情感應(yīng)強(qiáng)度3選項(xiàng)工正確D錯(cuò)誤僅由大微粒質(zhì)量n可使微粒向下偏轉(zhuǎn),

4、選項(xiàng)E錯(cuò)誤,將關(guān)系式憎-戒胃兄變化I貳關(guān)系式加號(hào)曠E的可知僅減小截粒的電荷量如可使微粒向下偏轉(zhuǎn)j選項(xiàng)D錯(cuò)誤。計(jì)算題1.（14分）（2019四川成都摸底考試）3如圖，平面直角坐標(biāo)系xOy中，在y0及y一L區(qū)域存在場強(qiáng)大小相同，萬向相反（均平行于y軸）的,一，一,3勻強(qiáng)電場，在一一Ly0區(qū)域存在方向垂直于xOy平面（紙面）向外的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大2E4心小之比為質(zhì)量為m電何量為q的甲正電粒子，經(jīng)過y軸上的點(diǎn)P（。，L）時(shí)的速率為V0,方B3向沿x軸正方向，然后經(jīng)過x軸上的點(diǎn)P2（3L,0）進(jìn)入磁場。廠不計(jì)粒子重力。求：2（1）粒子到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向;（2）粒子第一次從磁場下

5、邊界穿出位置的橫坐標(biāo);（3）粒子從Pi點(diǎn)出發(fā)后做周期性運(yùn)動(dòng)的周期?！緣狠S題透析】（1）利用類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出粒子到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向；（2）對(duì)粒子從Pi到P2,利用動(dòng)能定理列方程解得勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度，利用題述電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為E4v0,得出勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。利用洛倫茲力等于向心力列方程得出粒子在勻強(qiáng)磁場中B3運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑，進(jìn)而得出粒子第一次從磁場下邊界穿出位置的橫坐標(biāo)；（3）分別計(jì)算出粒子在各段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，然”后得出粒子從Pi點(diǎn)出發(fā)后做周期性運(yùn)動(dòng)的周期。【命題意圖】本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的類平拋運(yùn)動(dòng)、在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。【解題思

6、路】（I）如答圖1,粒子從P】到口:做類平拋運(yùn)動(dòng)設(shè)到達(dá)巴時(shí)的方向分速度為可由運(yùn)動(dòng)學(xué)蒯律有：3工=叱與，=。分）3Z4可得；fLJ=TVO故粒子在P：的速度大?。?收7=1%L分）設(shè)與露軸的夾用為廣4_則tanp=-j即/二53“（1分）為3（2）粒子從Pi到P2,據(jù)動(dòng)能定理有：qEL=1m2-mv02（1分）228mv2可得：E9qL楣題意解得：B2mL（1分）3qL2v-據(jù)：qvBm一（1分）rmv5_r得：qB2（1分）故粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為O在答圖1中，過P2作v方向的垂線交y = 3L直線于。點(diǎn)2可得:PsO 31_5Z2cos530散粒子在磁場中曲勻速IS周運(yùn)動(dòng)的圖心為

7、r-3,因粒子在磁場中的軌迸所對(duì)圓心角以二3廣故粒子將垂直于y=-三L直線從XI點(diǎn)穿出磁場)由幾何關(guān)系可得N點(diǎn)的橫坐標(biāo)為：工二11十二支C分)粒子從P1運(yùn)動(dòng)到P2： tl3L2V0r又因?yàn)椋阂? 痔 3L3737立粒子從P2運(yùn)動(dòng)到M36012。嶺粒子從M運(yùn)動(dòng)到N:(3)粒子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡如答圖1所示(2)由洛倫茲力等于向心力，粒子第一次在圓明區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)詢-三3陶聯(lián)立解得；t=IgB4.(2019天府大聯(lián)考)微觀領(lǐng)域存在反粒子，反粒子組成的物質(zhì)叫反物質(zhì)。物質(zhì)與反物質(zhì)兩者一旦接觸便會(huì)湮滅，發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量。質(zhì)子帶正電，反質(zhì)子帶等量負(fù)電。在真空中進(jìn)行質(zhì)子和反質(zhì)子湮滅的次實(shí)驗(yàn)中，利用

8、如圖所示的電磁場控制實(shí)驗(yàn)過程，在xOy坐標(biāo)系第一象限有平行于x軸向左、大小未知的勻強(qiáng)電場E,其它象限有垂直于紙面向里、大小未知的勻強(qiáng)磁場B,C點(diǎn)在x軸上，A點(diǎn)在y軸上。當(dāng)質(zhì)子在C點(diǎn)以速度V0垂直于x軸進(jìn)入電場的同時(shí)，反質(zhì)子在。點(diǎn)以某一速度沿x軸負(fù)方向進(jìn)入磁場，它們在y軸上的A點(diǎn)相遇而湮滅。已知OC=2dOA=d質(zhì)子和反質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為q,不計(jì)粒子重力和粒子間相互作用的影響。求:(1)電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bi的大小之比；(2)反質(zhì)子的速度vi；(3)若將第一象限的電場換成垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場B=2B,在不同的時(shí)刻分別釋放質(zhì)子和反質(zhì)子，反質(zhì)子的速度仍然為 vi,要求反質(zhì)子在穿越 y軸

9、進(jìn)入第一象限時(shí)與第一次到達(dá)y軸的質(zhì)子相遇而湮滅，則質(zhì)子應(yīng)從C點(diǎn)以多大的速度垂直于 x軸進(jìn)入第一象限?【名師解析】.(19分)(1)設(shè)質(zhì)子在電場運(yùn)動(dòng)的加速度為a,反質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為經(jīng)過時(shí)間t質(zhì)子和反質(zhì)子相遇,則d=vot2d .22（1分）（1分）qE ma（1分）t -T2T 2 m qBi（1分）（1分）解得4m 2qdBim 0 qdE 4 oB1-（1分）（2）設(shè)反腐子從Q到A做勺速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r.則（1分）解得門分）（3）設(shè)反質(zhì)子在磁場B2中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R則=呼（2分）解得R-4【解題思路】（1）粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖（a）所示。（粒子在電場中的軌跡為拋物線，在磁場中為圓弧，上下對(duì)稱）在下側(cè)電場（見圖（2）粒子從電場下邊界入射后在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子從M點(diǎn)射入時(shí)速度的大小為vo,中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,加速度的大小為a；粒子進(jìn)入磁場白速度大小為v,，方向與電場方向的夾角為（b）,速度沿電場方向的分量為V1,根據(jù)牛頓第二定律有式中弓和明分別為粒子的電荷量和質(zhì)量，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有Vl=tr=叼？阿=vcas&粒子在磁場中做