《（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題70 帶電粒子在交變電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（B）加練半小時(shí)（含解析）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題70 帶電粒子在交變電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（B）加練半小時(shí)（含解析）（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、帶電粒子在交變電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
1.(2018·福建省三明一中模擬)如圖1甲所示，在平行邊界MN、PQ之間存在寬度為L(zhǎng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)周期性變化的規(guī)律如圖乙所示，取豎直向下為電場(chǎng)正方向；在平行邊界MN、EF之間存在寬度為s、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，在PQ右側(cè)有寬度足夠大、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ.在區(qū)域Ⅰ中距PQ為L(zhǎng)的A點(diǎn)，有一質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計(jì)的帶正電粒子以初速度v0沿豎直向上方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，以此作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間粒子又恰好回到A點(diǎn)，如此循環(huán)，粒子循環(huán)運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)恰好變化一個(gè)周期，已知粒子離開(kāi)區(qū)域Ⅰ進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，速度恰好與電場(chǎng)方向垂直，sin53°＝
2、0.8，cos53°＝0.6.
圖1
(1)求區(qū)域Ⅰ的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小.
(2)若E0＝，要實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，確定區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)寬度s的最小值以及磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小.
(3)若E0＝，要實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，求電場(chǎng)的變化周期T.
2.(2018·重慶市一診)如圖2甲所示，在xOy平面的第Ⅰ象限內(nèi)有沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，第Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)同時(shí)存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2和垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，E2＝2.5N/C，磁場(chǎng)B隨時(shí)間t周期性變化的規(guī)律如圖乙所示，B0＝0.5T，垂直紙面向外為磁場(chǎng)正方向.一個(gè)質(zhì)量m＝5×10－5kg、電荷量q＝2×10－4C的帶正電液滴從P點(diǎn)(0.6m,0
3、.8m)以速度v0＝3m/s沿x軸負(fù)方向入射，恰好以沿y軸負(fù)方向的速度v經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O后進(jìn)入x≤0的區(qū)域，t＝0時(shí)液滴恰好通過(guò)O點(diǎn)，g取10m/s2.求：
圖2
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E1和液滴到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度的大小v；
(2)液滴從P點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第二次經(jīng)過(guò)x軸所經(jīng)歷的時(shí)間t總；
(3)若從某時(shí)刻起磁場(chǎng)突然消失，發(fā)現(xiàn)液滴恰好以與y軸正方向成30°角的方向穿過(guò)y軸后進(jìn)入x＞0的區(qū)域，試確定液滴穿過(guò)y軸時(shí)的位置.
答案精析
1.(1) (2) (3)L
解析 (1)粒子在區(qū)域Ⅰ做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝L
由洛倫茲力提供向心力知qv0B1＝
聯(lián)立解得B1＝
(2)粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)
4、，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度vy＝at＝·＝v0，
設(shè)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為θ，tanθ＝＝，θ＝53°
所以粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度v＝＝v0
粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的距離y＝at2＝·2＝L
畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖如圖所示，粒子在區(qū)域Ⅱ做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心O2與在區(qū)域Ⅰ做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心O1的連線(xiàn)必須與邊界垂直才能完成上述運(yùn)動(dòng)，
由幾何關(guān)系知粒子在區(qū)域Ⅱ做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝＝L，所以s≥r(1－sin53°)＝，即s的最小值為
根據(jù)r＝，解得B2＝
(3)電場(chǎng)變化的周期等于粒子運(yùn)動(dòng)的周期
粒子在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝
粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2＝
粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t3
5、＝·＝
所以周期T＝t1＋t2＋t3＝L.
2.(1)1.875N/C 4m/s (2)(＋0.4) s
(3)見(jiàn)解析
解析 (1)液滴在x＞0的區(qū)域內(nèi)受豎直向下的重力和水平向右的電場(chǎng)力的作用，液滴在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，有y＝gt2，得t＝0.4s，v＝gt，解得v＝4m/s，液滴在水平方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，有v0＝at，qE1＝ma，解得E1＝1.875N/C.
(2)液滴進(jìn)入x≤0的區(qū)域后，由于qE2＝mg，液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，其做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑分別為r1、r2(r1＞r2)，對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)周期分別為T(mén)1、T2.則有qvB0＝m，2qvB0＝m，得r1＝2
6、m，r2＝1m，由T1＝，T2＝，解得T1＝πs，T2＝s，液滴從P點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第二次經(jīng)過(guò)x軸所經(jīng)歷的時(shí)間t總＝t＋＋＝(＋0.4) s.
(3)情形一：若磁場(chǎng)消失時(shí)，液滴在x軸上方，如圖甲所示：OM1＝＋r2(1－sin30°)＝(2－1) m，OM2＝＋r2(1－sin30°)＝(6－1)m，根據(jù)周期性可得，液滴穿過(guò)y軸時(shí)的坐標(biāo)yn滿(mǎn)足：yn＝＋r2(1－sin30°)(n＝1,2,3…)，可得yn＝[2(2n－1)－1] m(n＝1,2,3…)；情形二：若磁場(chǎng)消失時(shí)，液滴在x軸下方，如圖乙所示：ON1＝－r2(1－sin30°)＝(2＋1)m，ON2＝－r2(1－sin30°)＝(6＋1)m，根據(jù)周期性可得，液滴穿過(guò)y軸時(shí)的坐標(biāo)yn滿(mǎn)足yn＝－r2(1－sin30°)(n＝1,2,3…)，可得yn＝[2(2n－1)＋1] m(n＝1,2,3…).
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（全國(guó)通用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 微專(zhuān)題70 帶電粒子在交變電場(chǎng) 磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（B）加練半小時(shí)（含解析）
