2013年高考物理模拟新题精选分类解析(第8期)专题19带电粒子在复合场中的运动

2013年高考物理模拟新题精选分类解析（第 8期）专题19带电粒子在复合场中的运动1. （2013四川省凉山州二模）如图，空间中存在正交的匀强电场E和匀强磁场B （匀强电场水平向右），在竖直平面内从 a点沿ab、ac方向抛出两带电小球（不考虑两带电球的相互作用，两球 电量始终不变），关于小球的运动，下列说法正确的是#A. ?& ab、ac方向抛出的带电小球都可能做直线运动B.只有沿ab抛出的带电小球才可能做直线运动C. 1a ac做直线运动的小球带负电，且一定是匀速运动D.两小球在运动过程中机械能均守恒答案;AC解析:由于题述没有给出带电小球的电性和抛出的速度，'沿阪 酢方向抛出的带电小 球都可能所受电场力洛伦兹重力三七丁：而，做直线运动，选项A正确3错误. 沿ac做直线运动的小球带负电 k-定是匀速气顼，选项C正确小两小球在运动 过程中电场力做功，机械能不守恒，选用D错误.E、内阻为r,两平行金属板2. （2013云南省昆明市质检）如图所示的电路中，电源电动势为间有匀强磁场。开关 S闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速.度v匀速穿过两板。若不计重力，以下说法正确是A.如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动B .保持开关闭合，将a极板向下移动一点， 粒子可能向上偏C .保持开关闭合，将滑片 P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出D .保持开关闭合，将滑片 P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出答案土 BCD解析；如果将开关断开，粒子格左洛伦差/J作用：扇祷，选项A错误,保持开关闭合， 将若极板向下移动一点，电容幡大，巴苔器充屯，两极板之间电场强度增大，粒子 所受电场力增大，粒子可能向上偏转,选项，下确。保持开关闭合，将滑片P向上 滑动一点，平行金属板间电压降低.产 所受电场力小于洛伦兹力。若粒子带负电, 粒子将可能从下极板边缘射出；匹项C正确。保持开关闭合，将滑片P向下滑动一 点，平行金属板间电压升高，粒子所受电场力大洛伦兹力.若粒子带正电，粒子 将可能从下极板边缘射出，进项D正布外3. （18分）（2013甘肃省一诊）如图甲所示，在以0为坐标原点的xOy平面内，存在着范围足够大的电场和磁场。一个带正电小球在 0时刻以V）=3gt。的初速度从0点沿+x方向（水平向右）射入该 空间，在t。时刻该空间同时加上如图乙所示的电场和磁 .场，其中电场沿-y方向（竖直向上），场强大小E=mg,磁场垂直于xoy平面向外，磁感应强度大小 B=- o已知小球的质量为 m,带电量 qqt0为q,时间单位t0,当地重力加速度 g,空气阻力不计。试求：（1）12t 0末小球速度的大小。（2）在给定的xoy坐标系中，大体画出小球在 0到24t0内运动轨迹的示意图。（3）30t。内小球距x轴的最大距离。x/my/mMl5io 1 OfiH 5/o 20fo25fo f5fo 10ft)15/o 2()/o 25fo t乙1解析】（1） 0、：内，小球只受重力作用，做平抛运动。当同时加上电场和磁场时，电场力3凡二超二阳，方向向上（1分）因为重力和电场力恰好平衡，所以在电场和磁场同时存在时小球只受洛伦兹力而做匀速 圆周运动，根据牛顿第二定律有.加” 口分）7 _ 2加运动周期=v （1分）联立解得了= 2/,（1分）电场，磁场同时存在的时间正好是力殊做圆户运动周期的5倍，即在这10在内，小球 恰好做了 5个完整的匀速圆周运动.所以小球在t：=12工时刻的速度相当于小球做平抛运动工二2工时的末速度中右三二2片2g& （1分）所以12力末速度片三亚羽三灰甑（1分）（2）241：内运动轨迹的示意图如有由所示。（3）分析可知，小球在3Qf：时与24修位置相同，衽24% 内小球做了厚力二的平抛运动，和业I”圆周运二口23市末小球平抛运动的竖直分位移大小为二 =>04 0 分）竖直分速度七二3月衣（1分） 所以小球与竖直方向的夹角为日= 45。，速度大小为啊=3点犯（2分）”吗此后小球做匀速圆周运动的半径 。与.一 （1分）"+响£3叱末小球距工轴的最大距离：内=%十。-4为F = % R 吗（2分）【考的透析】带电粒子在电磁场场中的运动和平抛运动的结合4. （2013年3月山东省泰安市质检）（18分）在xoy坐标系内存在按图示规律变化的匀强电场和匀强磁场，电场沿 y轴正方向，场强为 E0.磁场垂直纸面向外，磁感应强度为B0. 一质量为 m电荷2 二 m重为q的正粒子，在t=0时刻从y轴上某处沿x轴正向射入，已知 01父时间内粒子做直线qBo运动.不计粒子重力.求.(1)粒子射入时的速度.(2)在04X "m时间内，粒子沿y轴方向的位移. qBo(3)若粒子的速度第二次沿 x轴负向时，恰好经过 x轴.则t=0时粒子的纵坐标为何值 ？解析；(1海0卜浮时间内，粒子做直线运动，目圣飞力切，解得=及)/琦。(2应k江-4x型时间内，粒子做一圆周运动和t=2*现的类平抛运动oqB cqB：qB：v=< aZit:,T>(3应 t=4： 2加时,i=aAt=4n£G ' tan0=4no+= Jl+16、E丁 Eg在4,坦生2时间内，粒子做圆周运动,，g达产mU祖 qBaR解得；R=俎而才，双纵坐标：jRcos-R-Ay o联立解得：v=Q+/1+16/-8ti:;上 炳5. （18分）（2013年3月河南省洛阳市二模）如图所示，在xoy平面内有一直线l ,其方程为v= 子义, 在直线上方存在电场强度为E、方向垂直l向下的匀强电场，直线下方存在磁感应弓11度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场.现有一质量为mn所带电荷量为+q的粒子（重力不计），在纸面内从直.线上某点M （在。点右方）以速度v=E射人磁场，已知运动方向与 l夹角为=30°o求: B（1）粒子在运动过程中距直线 l的最远距离；（2） M点距。点多远时粒子才能通过 。点.解析，（1）粒子运动轨迹如图所示,设粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的半径为R,则解得,R=mE设粒子在匀强磁场中运动过程中距直线7的最远距离为dr则有；d-R-Rcase,即1 d =（12 空-*设粒子在匀强电场中运动过程中距直线的最远距离为止，则有,d产乎又有，qE=maF解制d仔因为d皿所演大距离为（4登（2）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R二变。由几何关系得：二家粒子过，后受到方向垂直于直线/方向的电场力，设粒子再次运动到直线上C点时用时 间t,在沿电场方向有： vsin 9 =ot/2, qE=maf联立解得： t=m/qEt>Li.c=vc os所以，当 LMD=n(E2 + 3mE-). (n=1,2,3，)qB22qB2或：LMD=n（ m2 + mE）+m2. （n=0, 2,3, ）时均能过。点。 qB2 2qB2qB26. （18分）（2013东北四市联考）如 图所示，在xoy平面直角坐标系中，直线 MN与y轴成30。角，P点的坐标为（5叵a, O）,在y轴与直线MN间的区域内，存在垂直于xOy,平面向里6磁感强度为B的匀强磁场。电子束以相同的速度 vo从y轴上-2 aw ywo的区间垂直于y轴和磁场方向 射入磁场。己知从 y轴上y = -2a点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过。点，忽略电子间的相互作用，不计电子的重力。（1） 求电子的比荷;（2）若在蔗角坐标系xOy的第一象限区域内，力口 上方向沿y轴正方向大小为 E = Bv的匀强电场，在x = 3a处垂直于x轴放置一平面突光屏，与 x轴交点为Q求：从磁场中垂直于 y轴射入电 场的电子打到荧光屏上距 Q点的最远距离。25.【命题立意】考查带电粒子在电磁场中运动的知识，考查学生运用数学知识解决物理问题的能力、运算能力及综合应用能力。【解 析】（1）由题意可知电子在磁场中的半径为（2 分）, 4田：二哂“2分）电子的比荷，之二二 w Ba（2）粒子能进入电场中，且离。点上方最远，则粒子在磁场中运动圆轨迹必须与直线MN相切，粒子轨道的圆心为。，点。则；ON = M由三角函数关系可求得；tan 30，= e二；得二 二:b -（2分）有；00 = 0,5a即粒子离开电场离。点上方最远距离为人=1.5叮已分）电子在电场中做类平抛，设电子在电场的运动时间为3竖直方向位移为“水平 位移为X,水平：（1分）竖直；F 主F （1分2 m代人得,J孚二后.一（1分）设电子最终打在光屏的最远点距Q点为H,电子射出电场时的夹角为S有； Ee x8二上二三上二庐一分）匕 %¥ a有: H = 130 - x tan g = |3而-2y I - /2y ,（2 分）当二时，即£ 二 q白时，H有最大值；，（2分）由于，L5 口 9所以出¥ =2口T1分）4注：其它解法正确均按步骤给分。7. （16分）（2013皖北协作区联考）如图所示，在 xoy平面上，直线OMW x轴正方向夹角为45°, 直线OM左侧存在平行y轴的匀强电场，方向沿 y轴负方向。直线 OM右侧存在垂直xoy平面向里的 磁感应弓11度为B的匀强磁场。一带电量为 q质量为m带正电的粒子（忽略重力）从原点 O沿x轴正 方向以速度v°射入磁场。此后，粒子穿过磁场与电场的边界三 次，恰好从电场中回到原点 O。（粒 子通过边界时，其运动不受边界的影响）试求：(1)粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径;(2)匀强电场的强度；(3)粒子从O点射出至回到。点的时间。解：(1)由牛顿第二定律得I（2）粒子第二次进入电场后做类平抛运动2分12分Eq =解得E =1分（3）粒子在磁场中时间粒子在电场中做直线运动的时间粒子在电场中做类平抛运动的时间粒子从0点射出到回到0点的时间2(t + 2)w九二工+九十2二二-* - qB8. （20分）（2013天津市12区县重点中学联考）静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有益于健康等优点，其装置可简化如图。A、B为水平放置的间距 d = 1.6m的两块足 够大的平行金属板，两板间有方向由B指向A的匀强电场，场强为E =0.1v/m。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪 P ,油漆喷枪可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v0 =6m/s的油漆微粒，已知油漆微粒的质量均为 m=1.0M10“kg、电荷量均为q = -1.0M10“C ,不计油漆微粒间的相互作用、油漆微粒带电对板间电场和磁场的影响及空气阻力，重力加速度g=10m/s2。求：（1）油漆微粒落在 B板上所形成的图形面积；（2）若让 A、B两板 间的电场反向，并在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B = 0.06T,调节喷枪使油漆微粒只能在纸面内沿各个方向喷出，其它条件不变。B板被油漆微粒打中