2022年高考物理復(fù)習(xí) 專題一 帶電粒子（體）在磁場中的運(yùn)動(dòng) 新人教版

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1、2022年高考物理復(fù)習(xí) 專題一 帶電粒子（體）在磁場中的運(yùn)動(dòng) 新人教版 vo d O MH NMH PMH QMH O′ × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×

2、 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 左 右 1．如圖所示，一個(gè)理想邊界為PQ、MN的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場寬度為d，方向垂直紙面向里。一電子從O點(diǎn)沿紙面垂直PQ以速度v0進(jìn)入磁場。若電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為2d。O′在MN上，且OO′與MN垂直。下列判斷正確的是 （ D ） A．電子將向右偏轉(zhuǎn) B．電子打在MN上的點(diǎn)與O′點(diǎn)的距離為d

3、C．電子打在MN上的點(diǎn)與O′點(diǎn)的距離為 D．電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 2．如圖所示，和為平行的虛線，上方和下方都是垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場，兩點(diǎn)都在上。帶電粒子從點(diǎn)以初速與成斜向上射出，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后正好過點(diǎn)，經(jīng)過點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上，不計(jì)重力。下列說法中正確的是（ AB ） 、帶電粒子經(jīng)過點(diǎn)時(shí)的速度一定跟在點(diǎn)的速度相同； 、若將帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的初速度變大（方向不變），它仍能經(jīng)過點(diǎn)； 、若將帶電粒子在點(diǎn)時(shí)的初速度方向改為與成角斜向上，它就不一定經(jīng)過點(diǎn)； 、粒子一定帶正電荷； v0 B M N P Q m,-q d 3．如圖所示，M

4、N、PQ是平行金屬板，板長為L，兩板間距離為d，PQ帶正電,MN板帶負(fù)電,在PQ板的上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電粒子以速度v0從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間，結(jié)果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進(jìn)磁場，然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進(jìn)電場。不計(jì)粒子重力。試求： （1）兩金屬板間所加電壓U的大??； （2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； （3）在圖中正確畫出粒子再次進(jìn)入電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，并標(biāo)出粒子再次從電場中飛出的速度方向。 解析：（1）設(shè)帶電粒子在平行金屬板勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，由類平拋運(yùn)動(dòng)可知： v0 O N P Q m,-q L

5、 d θ θ VN ………………① ………………② …………………③ …………………④ 聯(lián)立求解①～④式解得：……………⑤ 或由動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)的合成、分解的方法，聯(lián)立求解得出正確的結(jié)果同樣給分。 設(shè)帶電粒子第一次飛出電場時(shí)的速度為v 即由動(dòng)能定理；；和①③④聯(lián)立可得 （2）帶電粒子以速度v飛出電場后射入勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由 ……………………………⑥ …………………⑦ ………………⑧ …………………⑨ 聯(lián)立求解①③④⑤⑥⑦⑧⑨可得………………⑩ 或由下列常規(guī)方法求解：……………⑴ …………………⑵ ……………⑶ ………………⑷ ………………

6、………⑸ 聯(lián)立以上有關(guān)方程求解可得：…………………………⑹ （3）畫圖正確給2分。（軌跡1分、速度方向1分）見上圖。 4． 如圖所示，真空中有兩水平放置的平行金屬板C、D，上面分別開有正對的小孔O1和O2，金屬板C、D接在正弦交流電源上，兩板間的電壓uCD隨時(shí)間t變化的圖線如右圖所示。t=0時(shí)刻開始，從D板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量為 m=3.2×10-25kg，電荷量為 q=1.6×10-19C的帶正電的粒子（可認(rèn)為飄入速度為零）。在C板外側(cè)有以MN為上邊界CM為左邊界的勻強(qiáng)磁場，MN與C金屬板平行，相距d=10cm，O2C的長度L=10cm，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=0.

7、10T，方向垂直于紙面向里，粒子的重力及粒子間相互作用力忽略不計(jì)。平行金屬板C、D之間的距離足夠小，粒子在兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可忽略不計(jì)。求： （1）帶電粒子經(jīng)小孔O2進(jìn)入磁場后，能飛出磁場邊界MN的最小速度為多大？ （2）從0到0.06s末時(shí)間內(nèi)哪些時(shí)間段飄入小孔O1的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN？ （3）磁場邊界MN有粒子射出的長度范圍有多長。（計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字） ~ uCD C D M N B O2 O1 uCD/V t/s O 0.03 0.06 50 0.015 -50 解析：（1）帶電粒子的圓軌道與MN相

8、切時(shí)，軌道半徑， 由有=5×103m/s。 （2）帶電粒子在CD間加速，由動(dòng)能定理有 當(dāng)時(shí)，CD兩板間的電壓25V 粒子能飛出磁場邊界的時(shí)間為從0.005s到0.025s。 （3）設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm，對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)半徑為Rm，則有 粒子飛出磁場邊界時(shí)相對小孔向左偏移的最小距離為 磁場邊界MN有粒子射出的長度范圍 5、如圖所示，無限寬廣的勻強(qiáng)磁場分布在xoy平面內(nèi)，x軸上下方磁場均垂直xoy平面向里，x軸上方的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，x軸下方的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為4B/3?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m，電量為—q帶負(fù)電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y方向進(jìn)入上方磁場。在粒子運(yùn)

9、動(dòng)過程中，與x軸交于若干點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力。求： （1）在與x軸的所有交點(diǎn)中，粒子兩次通過同一點(diǎn)的坐標(biāo)位置。 （2）先后通過x軸上同一點(diǎn)的時(shí)間間隔。 解：（1）粒子在x軸上方磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑r1，下方磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑r2 由 （3分） 在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，如把x上方運(yùn)動(dòng)的半周與x下方運(yùn)動(dòng)的半周稱為一周期的話，則每經(jīng)過一周期，在x軸上粒子右移 （2分）3 則在每4周期剛結(jié)束時(shí)粒子第二次經(jīng)過的這一點(diǎn)，以后每過一周期將會出現(xiàn)符合要求的點(diǎn)。 故（4分）（式中k取1、2、3……） （2）x上方的周期為T1，x下方的周為T2， （2分） （2分） 先后通過的時(shí)間間隔（3分）