2022年高考物理二轮复习专题07带电粒子在复合场中的运动押题专练含解析

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1、2022年高考物理二轮复习专题07带电粒子在复合场中的运动押题专练含解析1如图1所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上已知小球所受电场力与重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是()图1A小球能越过d点并继续沿环向上运动B当小球运动到d点时，不受洛伦兹力C小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能减小D小球从b点运动到c点的过程中，经过弧bc中点时速度最大答案BD2如图2甲

2、所示，x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上在xOy平面内有与y轴平行的匀强电场，在半径为R的圆形区域内加有与xOy平面垂直的匀强磁场在坐标原点O处放置一带电微粒发射装置，它可以连续不断地发射具有相同质量m、电荷量q(q0)和初速度为v0的带电微粒(已知重力加速度为g)图2(1)当带电微粒发射装置连续不断地沿y轴正方向发射这种带电微粒时，这些带电微粒将沿圆形磁场区域的水平直径方向离开磁场，并继续沿x轴正方向运动求电场强度E和磁感应强度B的大小和方向(2)调节坐标原点处的带电微粒发射装置，使其在xOy平面内不断地以相同速率v0沿不同方向将这种带电微粒射入第象限，如图乙所示现要求这些带电微粒最终都

3、能平行于x轴正方向运动，则在保证电场强度E和磁感应强度B的大小和方向不变的条件下，求出符合条件的磁场区域的最小面积答案(1)E，沿y轴正方向B，垂直纸面向外(2)(1)R2解析(1)微粒沿x轴正方向运动，即带电微粒所受重力与电场力平衡设电场强度大小为E，由平衡条件得：mgqE解得：E由于粒子带正电，故电场方向沿y轴正方向带电微粒进入磁场后，做匀速圆周运动，且半径rR.设匀强磁场的磁感应强度大小为B.由牛顿第二定律得：qv0Bm解得B，磁场方向垂直纸面向外(2)沿y轴正方向射入的微粒，运动轨迹如图所示：3如图3所示，在矩形区域CDNM内有沿纸面向上的匀强电场，场强的大小E1.5105 V/m；在

4、矩形区域MNGF内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小B0.2 T已知CDMNFG0.60 m，CMMF0.20 m在CD边中点O处有一放射源，沿纸面向电场中各方向均匀地辐射出速率均为v01.0106 m/s的某种带正电粒子，粒子质量m6.41027 kg，电荷量q3.21019 C，粒子可以无阻碍地通过边界MN进入磁场，不计粒子的重力求：图3 (1)粒子在磁场中做圆周运动的半径；(2)边界FG上有粒子射出磁场的范围长度；(3)粒子在磁场中运动的最长时间(后两问结果保留两位有效数字)答案(1)0.2 m(2)0.43 m(3)2.1107 s (2)设粒子沿垂直于电场方向射入时，出电场时水

5、平位移为x，则由平抛规律得：解得x m离开电场时，sin1，130. 由题意可知，PSMN，沿OC方向射出粒子到达P点，为左边界，垂直MN射出的粒子与边界FG相切于Q点，Q为右边界，QOr，轨迹如图范围长度为lxr(0.2) m0.43 m.(3)T，由分析可知，OO方向射出的粒子运动时间最长，设FG长度为Lsin 2，230带电粒子在磁场中运动的最大圆心角为120，对应的最长时间为tmaxT2.1107 s4如图4甲所示，水平直线MN上方有竖直向下的匀强电场，场强大小E103 N/C，MN下方有垂直于纸面的磁场，磁感应强度B随时间t按如图乙所示规律做周期性变化，规定垂直纸面向外为磁场正方向T

6、0时将一重力不计、比荷106 C/kg的正点电荷从电场中的O点由静止释放，在t11105 s时恰通过MN上的P点进入磁场，P点左方d105 cm处有一垂直于MN且足够大的挡板图4求：(1)电荷从P点进入磁场时速度的大小v0；(2)电荷在t24105 s时与P点的距离x；(3)电荷从O点出发运动到挡板所需时间t总答案(1)104 m/s(2)20 cm(3)1.42104 s故电荷从t0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图所示在t0到t24105 s时间内，电荷先沿直线OP运动t1，再沿大圆轨迹运动，紧接着沿小圆轨迹运动T2，t24105 s时电荷与P点的距离xr120 cm解得t总105 s1

7、.42104 s. 5 如图1所示，P、Q是相距为d的水平放置的两平行金属板，P、Q间有垂直于纸面向里、磁感应强度为B1的匀强磁场，MN是竖直放置的两平行金属板，用导线将P与M相连，将Q与N相连，X是平行于M和N的竖直绝缘挡板，Y是平行于M和N的荧光屏，X、M、N、Y的中间各有一个小孔，所有小孔在同一水平轴线上，荧光屏的右侧有垂直于纸面向外、磁感应强度为B2的匀强磁场，现有大量的等离子体(等离子体中的正负离子电荷量的大小均为q，质量均为m)以相同的速度垂直于磁场水平向右射入金属板P、Q之间现忽略电场的边缘效应，不计等离子体的重力，两对极板间形成的电场均可视为匀强电场求：图1(1)若在荧光屏Y上

8、只有一个亮点，则等离子体的初速度v0必须满足什么条件；(2)若等离子体以初速度v0射入磁场，且在荧光屏上有两个亮点，则正、负两种电荷形成的亮点到荧光屏上小孔的距离之比是多少？答案(1)v0(2) 解析(1)由于带电粒子偏转，P、Q极板上将带上电荷，设电压为U，则极板M、N间的电压也为U，当带电粒子在P、Q极板间做匀速运动时有qv0B1q若在荧光屏Y上只有一个亮点，则负电荷不能通过极板，M、N板间应满足qUmv解得v0设做圆周运动的半径为R2，则qv2B得R2 所以，正、负两种电荷形成的亮点到荧光屏上小孔的距离之比为 6 如图2所示，在xOy平面内，第象限内的直线OM是电场与磁场的边界，OM与x

9、轴负方向成45角在x0且OM的左侧空间存在着沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E50 N/C，在yd的某区域加上左边界与y轴平行且垂直纸面的匀强磁场B2(图上未画出)，为了使粒子能垂直穿过x轴上的Q点，Q点坐标为(d,0)求：图1(1)磁感应强度B1的大小与方向；(2)磁感应强度B2的大小与方向；(3)粒子从坐标原点O运动到Q点所用的时间t.答案 (1)，方向垂直纸面向里(2)，方向垂直纸面向里(3)(1)d (2)撤去磁场B1，粒子在0xd区域内的电场中运动的时间t设粒子离开电场时偏向角为有：vyat，atan，30粒子离开电场时速度大小vv0依题意，粒子运动轨迹如图所示，设在xd的某区域磁

10、场中半径为r，可得：FO2r2rrOQOF3d解得rd由洛伦兹力提供向心力：qvB2得：B2，方向垂直纸面向里 10如图2所示，x轴上方有竖直向下的匀强电场，x轴下方有垂直纸面向外的匀强磁场矩形OACD的边长分别为h和2h，一个带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，以平行于x轴的某一初速度从A点射出，经t0时间粒子从D点进入磁场，再经过一段时间后粒子又一次经过A点(粒子重力忽略不计)求：图2(1)电场强度E的大小；(2)磁感应强度B的大小；(3)若仅改变粒子初速度的大小，求粒子以最短时间由A运动到C所需的初速度大小vx. (2)由vxvyat0vx得v由R得：2h则B (3)设速度大小为vx，运动轨迹第一次与x轴相交时，交点处速度方向与x轴夹角为，vy，合速度为v，交点坐标为x2vxt0sin vx