2019屆高三物理二輪復習習題：專題三規(guī)范答題與滿分指導版含答案

專題三電場和磁場規(guī)范答題與滿分指導帶電粒子在交變電磁場中的運動【典例】(16分)如圖3－3－14甲所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，場強E＝eq\f(π,10)×104N/C。現將一重力不計、比荷eq\f(q,m)＝106C/kg的正電荷從電場中的O點由靜止釋放，經過t0＝1×10－5s后，通過MN上的P點進入其上方的勻強磁場。磁場方向垂直于紙面向外，以電荷第一次通過MN時開始計時，磁感應強度按圖乙所示規(guī)律周期性變化。圖3－3－14(1)求電荷進入磁場時的速度大小。(2)求圖乙中t＝2×10－5s時刻電荷與P點的距離。(3)如果在P點右方d＝100cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間。[審題探究]1．通讀題干，挖掘信息(1)電荷在電場中做初速度為零的勻加速直線運動，勻加速直線運動的時間為1×10－5s。(2)磁場周期性變化，電荷運動半徑發(fā)生變化。2．構建情景，還原模型(1)電荷在電場中的運動為勻加速直線運動。(2)根據電荷運動周期和磁場變化周期的關系，畫出電荷的運動示意圖。

規(guī)范解答評分標準與答題規(guī)則(1)電荷在電場中做勻加速直線運動，則：Eq＝ma①(2分)v0＝at0②(2分)代入數據解得v0＝π×104m/s③(1分)(2)當B1＝eq\f(π,20)T時，電荷運動的半徑：r1＝eq\f(mv0,B1q)＝0.2m④(1分)周期T1＝eq\f(2πm,B1q)＝4×10－5s⑤(1分)當B2＝eq\f(π,10)T時，電荷運動的半徑：r2＝eq\f(mv0,B2q)＝0.1m⑥(1分)周期T2＝eq\f(2πm,B2q)＝2×10－5s⑦(1分)故電荷從t＝0時刻開始做周期性運動，其運動軌跡見審題分析圖。電荷先沿大圓軌跡運動四分之一個周期再沿小圓軌跡運動半個周期；t＝2×10－5s時刻與P點的水平距離為r1＝0.2m⑧(2分)(3)電荷從P點開始，其運動的周期為T＝eq\f(T1,2)＋T2＋2t0＝6×10－5s，根據電荷的運動情況可知，電荷每一個周期向右沿PN運動的距離為0.4m，故電荷到達擋板前運動的完整周期數為2個，然后再運動eq\f(T1,4)，以90°角撞擊到擋板上。(2分)故電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的總時間：t總＝t0＋2T＋eq\f(1,4)T1⑨(2分)解得t總＝1.4×10－4s⑩(1分)[答案](1)π×104m/s(2)0.2m(3)1.4×10－4s1.第(1)問5分。學生若將①②合并為一式，即v＝eq\f(Eq,m)t，同樣給分；計算結果寫成3.14×104m/s，同樣給分。若將②③寫成連等形式且計算結果錯誤，扣3分。答題規(guī)則：(1)物理公式的書寫要有依據，即根據某定理、某定律、公式書寫要規(guī)范，盡量不要用綜合性較強的表達式。(2)對于②③兩式的書寫盡量不要用連等的形式，萬一中間出現一個錯誤，則全式零分。2．第(2)問6分，應分別計算出粒子在B1、B2的磁場中運動的周期，若沒有計算步驟，而只有文字說明，扣2分，若考生沒有畫圖，且敘述不清，扣2分。答題規(guī)則：(1)有些題目需要計算后才知道物體的后續(xù)運動情況，此類題目要有計算過程。(2)本題需畫圖，才能明確地說明粒子的運動情況。3．第(3)問5分?？忌枵f明粒子運動周期性，計算出粒子運動的周期，否則扣2分。答題規(guī)則：計算第(3)問時要有必要的文字說明，否則表達不清，不能讓閱卷老師理解考生的書寫過程，容易出現誤閱現象。規(guī)律總結(1)書寫物理方程要有理有據，粒子在磁場中運動的基本方程有qvB＝meq\f(v2,R)，T＝eq\f(2πR,v)，t＝eq\f(θ,2π)T，注意半徑公式要推導；(2)在運動過程比較復雜的情況下，要盡量分步列方程，以防由于寫綜合方程，易出錯誤而導致不得分；(3)幾何關系往往是解題的關鍵所在，一定要突出書寫；(4)畫出運動軌跡圖會使問題豁然開朗，畫圖一定要規(guī)范；(5)在時間比較緊張的情況下，要盡量根據題設條件寫出相關的方程，力爭能得步驟分，一定不要空白?！疽?guī)范訓練】(2018·河北名校模擬)如圖3－3－15甲所示，燈絲K可以連續(xù)逸出不計初速度的電子，在K、A間經大小為U的加速電壓加速后，從A板中心小孔射出，再從M、N兩極板的正中間以平行極板的方向進入偏轉電場。M、N兩極板長為L，間距為eq\f(\r(3),3)L。如果在兩板間加上如圖乙所示的電壓UMN，電子恰能全部射入如圖甲所示的勻強磁場中。不考慮極板邊緣的影響，電子穿過平行板的時間極短，穿越過程可認為板間電壓不變，磁場垂直紙面向里且范圍足夠大，不考慮電場變化對磁場的影響。已知電子的質量為m，電荷量為e，不計電子的重力及它們之間的相互作用力。求：(1)偏轉電場電壓UMN的峰值；(2)已知在t＝eq\f(T,4)時刻射入偏轉電場的電子恰好能返回板間，求勻強磁場的磁感應強度B的大?。?3)從電子進入偏轉電場開始到離開磁場的最短時間。圖3－3－15解析(1)電子在經過加速電場過程中，根據動能定理可得eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)由題意可知在偏轉電壓出現峰值時進入的電子恰好沿極板邊緣飛出電場eq\f(\r(3),6)L＝eq\f(1,2)at2；a＝eq\f(eUm,m·\f(\r(3),3)L)；L＝v0t聯(lián)立可得Um＝eq\f(2,3)U(2)設在t＝eq\f(T,4)時刻進入偏轉電場的電子離開電場時速度大小為v，v與v0之間夾角為θ，tanθ＝eq\f(eUm,\f(\r(3),3)Lm)·eq\f(L,v\o\al(2,0))＝eq\f(\r(3),3)，所以θ＝30°，v0＝vcosθ電子垂直進入磁場，在磁場中的運動軌跡如圖所示，由洛倫茲力提供向心力evB＝eq\f(mv2,R)根據幾何關系2Rcosθ＝eq\f(\r(3),3)L解得B＝eq\f(6,L)eq\r(\f(2mU,3e))(3)電子在偏轉電場中運動時間相等，設電子在磁場中做圓周運動的周期為T，經N板邊緣飛出的電子在磁場中運動時間最短，運動軌跡如圖所示，則電子在磁場中運動時間為eq\f(T,3)T＝eq\f(2πR,v)聯(lián)立可得tmin＝eq\f(L,v0)＋eq\f(T,3