（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 計(jì)算題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)19 電磁學(xué)綜合題（帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）（含解析）

《（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 計(jì)算題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)19 電磁學(xué)綜合題（帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 計(jì)算題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)19 電磁學(xué)綜合題（帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）（含解析）（6頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、熱點(diǎn)19　電磁學(xué)綜合題(帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)) (建議用時(shí)：20分鐘) 1．(2019·棗莊診斷)反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過程類似．已知靜電場(chǎng)的方向平行于x軸，其電勢(shì)φ隨x的分布如圖所示．一質(zhì)量m＝1.0×10－20 kg、電荷量q＝1.0×10－9 C的帶負(fù)電的粒子從(－1 cm，0)點(diǎn)由靜止開始，僅在電場(chǎng)力作用下在x軸上往返運(yùn)動(dòng)．忽略粒子的重力等因素．求： (1)x軸左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度E1和右側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度E2的大小之比； (2)該粒子運(yùn)動(dòng)的最大動(dòng)能Ekm； (3)該粒子運(yùn)動(dòng)的周期T. 2．如圖所

2、示，在直角坐標(biāo)系xOy平面的第一、四象限內(nèi)各有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，第二、三象限區(qū)域內(nèi)各有一個(gè)高L，寬2L的長(zhǎng)方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中在第二象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第一、三、四象限內(nèi)有垂直坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，各磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均相等，第一象限的x

3、第(2)問中粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到坐標(biāo)(－L，0)點(diǎn)所用的時(shí)間． 3．(2019·濱州質(zhì)檢)如圖所示，在真空室內(nèi)的P點(diǎn)，能沿紙面向各個(gè)方向不斷發(fā)射電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子(不計(jì)重力)，粒子的速率都相同．a(chǎn)b為P點(diǎn)附近的一條水平直線，P到直線ab的距離PC＝L，Q為直線ab上一點(diǎn)，它與P點(diǎn)相距PQ＝L.當(dāng)直線ab以上區(qū)域只存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，水平向左射出的粒子恰到達(dá)Q點(diǎn)；當(dāng)ab以上區(qū)域只存在平行該平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，所有粒子都能到達(dá)ab直線，且它們到達(dá)ab直線時(shí)動(dòng)能都相等，其中水平向左射出的粒子也恰好到達(dá)Q點(diǎn)．已知sin 37°＝0.6，cos

4、 37°＝0.8，求： (1)粒子的發(fā)射速率； (2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向； (3)僅有磁場(chǎng)時(shí)，能到達(dá)直線ab的粒子所用最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間的比值． 熱點(diǎn)19　電磁學(xué)綜合題 (帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)) 1．解析：(1)由題圖可知： x軸左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小 E1＝ V/m＝2.0×103 V/m ① x軸右側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小 E2＝ V/m＝4.0×103 V/m ② 所以＝. (2)粒子運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)時(shí)速度最大，根據(jù)動(dòng)能定理有qE1·x＝Ekm ③ 其中x＝1.0×10－2 m 聯(lián)立①③式并代入數(shù)據(jù)可得 Ekm＝2.0×10－8 J． ④ (3)設(shè)粒子在原點(diǎn)

5、左右兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2，在原點(diǎn)時(shí)的速度為vm，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vm＝t1 ⑤ vm＝t2 ⑥ 又Ekm＝mv ⑦ T＝2(t1＋t2) ⑧ 聯(lián)立①②④⑤⑥⑦⑧式并代入數(shù)據(jù)可得 T＝3.0×10－8 s. 答案：(1)　(2)2.0×10－8 J (3)3.0×10－8 s 2．解析：(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)有：L＝v0t，＝at2，qE＝ma 聯(lián)立解得：E＝. (2)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與y軸負(fù)方向夾角的正切值tan θ＝＝1 速度大小v＝＝v0 設(shè)x為每次偏轉(zhuǎn)圓弧對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，粒子能到達(dá)(－L，0)點(diǎn)，應(yīng)滿足L＝2nx，其中n

6、＝1、2、3…，粒子軌跡如圖甲所示，偏轉(zhuǎn)圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為；當(dāng)滿足L＝(2n＋1)x時(shí)，粒子軌跡如圖乙所示． 若軌跡如圖甲，設(shè)圓弧的半徑為R，圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為.則有x＝R，此時(shí)滿足L＝2nx，聯(lián)立可得：R＝ 洛倫茲力提供向心力，則有：qvB＝m 得：B＝(n＝1、2、3…) 若軌跡如圖乙，設(shè)圓弧的半徑為R，圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為.則有x＝R，此時(shí)滿足L＝(2n＋1)x，聯(lián)立可得：R＝ 洛倫茲力提供向心力，則有：qvB＝m 得：B＝(n＝1、2、3…) 所以為使粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后途經(jīng)坐標(biāo)原點(diǎn)O到達(dá)坐標(biāo)(－L，0)點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝(n＝1、2、3…)或B＝(n＝1、2、

7、3…) (3)若軌跡如圖甲，粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到從坐標(biāo)(－L，0)點(diǎn)射出磁場(chǎng)過程中，圓心角的總和θ＝2n××2＝2nπ，則 t＝T×＝＝. 若軌跡如圖乙，粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到從坐標(biāo)(－L，0)點(diǎn)射出磁場(chǎng)過程中，圓心角的總和θ＝(2n＋1)×2π＝(4n＋2)π，則 t＝T×＝＝ 所以粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到坐標(biāo)(－L，0)點(diǎn)所用的時(shí)間為或. 答案：(1)　(2)B＝(n＝1、2、3…)或B＝(n＝1、2、3…) (3)或 3．解析：(1)設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，過O作PQ的垂線交PQ于A點(diǎn)，如圖甲所示： 由幾何知識(shí)可得＝ 代入數(shù)據(jù)可得粒子軌跡半徑R＝＝ 洛倫茲力提供向心力Bq

8、v＝m 解得粒子發(fā)射速度為v＝. (2)真空室只加勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，由粒子到達(dá)ab直線的動(dòng)能相等，可知ab為等勢(shì)面，電場(chǎng)方向垂直ab向下． 水平向左射出的粒子經(jīng)時(shí)間t到達(dá)Q點(diǎn)，在這段時(shí)間內(nèi)＝＝vt　＝L＝at2 式中a＝ 解得電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E＝. (3)只有磁場(chǎng)時(shí)，粒子以O(shè)1為圓心沿圓弧PD運(yùn)動(dòng)，當(dāng)圓弧和直線ab相切于D點(diǎn)時(shí)，粒子速度的偏轉(zhuǎn)角最大，對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，如圖乙所示．據(jù)圖有 sin α＝＝ 解得α＝37° 故最大偏轉(zhuǎn)角γmax＝233° 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)最大時(shí)長(zhǎng)t1＝T 式中T為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期． 粒子以O(shè)2為圓心沿圓弧PC運(yùn)動(dòng)的速度偏轉(zhuǎn)角最小，對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短．據(jù)圖乙有 sin β＝＝ 解得β＝53° 速度偏轉(zhuǎn)角最小為γmin＝106° 故最短時(shí)長(zhǎng)t2＝T 因此，粒子到達(dá)直線ab所用最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間的比值＝＝. 答案：(1)　(2)　電場(chǎng)方向垂直ab向下　(3) - 6 -