2015年高考物理模拟新题精选分类解析（7）专题20带电粒子在交变

2015年高考物理 模拟新题精选分类解析（第7期）专题20 带电粒子在交变电场、交变磁场中的运动1．（18分）（2015河南省开封市二模）高速电子束如果射入方向交替变化的磁场，可以使电子在磁场中摆动着前进，这就是电子激光器的原理。平面坐标系xOy中（图甲），分布有方向交替变化的磁场。磁场随x坐标变化的图线如图乙所示，每个磁场区域的宽度均为L＝0．3m，磁场的磁感应强度大小B0＝3.75×10-4T，规定磁场方向垂直纸面向里为正方向。现将初速度为零的电子经电压U＝4．5×103V的电场加速后，从坐标原点沿y轴正方向射入磁场。电子电荷量e为1．6×10－19C，电子质量m取9．0×10－31kg，不计电子的重力，不考虑电子因高速运动而产生的影响。求： （1）电子从坐标原点进入磁场时速度的大小v1； （2）电子通过x1＝L、x2＝2L时对应的纵坐标y1和y2。（3）在甲图中选择合适的标度，画出x＝0至x＝4L区域内电子在磁场中运动的轨迹。．（15分）（2015黑龙江省牡丹江市联考）在坐标系xOy平面的第一象限内，有一磁场和竖直向下匀强电场。场强大小E=0.5N/C，磁感应强度大小恒为B=5T，方向垂直于xOy平面，且随时间作周期性变化，如图所示，规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正。一质量为m=400g、带电量为q=8C的带负电小球，以初速度v0 = 5m/s从y轴上P点沿 x轴正方向开始运动，已知P点到原点O的距离为h =8 cm ，不计磁场的变化可能产生的一切其它影响。（取g=10m/s2）（1）小球离开第一象限时的位置坐标。（2）如果在小球下降的高度H =3 cm后撤去电场，则小球到达x 轴时速率（可以用根号表示）分）(2) 在小球下降的高度H =3 cm后撤去电场，此后小球受到重力和洛伦兹力，洛伦兹力不做功，由动能定理，mg(h-H)= mv2-mv02。解得：v=5m/s。、（20分）（2015四川省名校质检）如图甲所示，平行金属板PQ、MN水平地固定在地面上方的空间，金属板长 L=20cm，两板间距d=10cm，两板间的电压UMP=100V。在距金属板M端左下方某位置有一粒子源A，从粒子源斜向右上连续发射速度相同的带电粒子，发射速度方向与竖直方向成300夹角，射出的带电粒子在空间通过一垂直于纸面向里的磁感应强度B=0.01T的正三角形区域匀强磁场(图中未画出)后，恰好从金属板 PQ左端的下边缘水平进入两金属板间，带电粒子在电场力作用下恰好从金属板MN的右边缘飞出。已知带电粒子的比荷=2.0×106C/kg，粒子重力不计，（计算结果可用根号表示）。 求： (1)带电粒子的电性及射入电场时的速度大小； (2)正三角形匀强磁场区域的最小面积； (3)若两金属板间改加如图乙所示的电压，在哪些时刻进入两金属板间的带电粒子不碰到极板而能够飞出两板间。解：（1）由右手定则可知粒子带负电；（2分）设带电粒子从PQ左边缘进入电场的速度为v，由MN板右边缘飞出的时间为t，带电粒子在电场中运动的加速度为a，则 4．(18分)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V0=3t0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，磁场垂直于 x平面向外，磁感应强度大小B0=。已知小球的质量为m，带电量为q，时间单位t0，g，空气阻力不计。试求：(1)12t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24t内运动轨迹的示意图。(3)30t0内小球距x轴的最大距离。（2分）竖直分速度vy2=3gt0（1分）所以小球与竖直方向的夹角为θ＝45°，速度大小为（2分）此后小球做匀速圆周运动的半径（1分）30t0末小球距x轴的最大距离：＝（2分）时间内粒子做直线运动.不计粒子重力．求．(1)粒子射入时的速度．(2)在0~4×时间内，粒子沿y轴方向的位移．(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)在0~1×时间内，粒子做直线运动，qE0=qvxB0，解得vx= E0/ B0。5.(22分）（2015浙江省嘉兴市质检）如图（甲）所示，在xOy平面内有足够大的?强电场，电场方向竖直向上，电场强度E=40N/C。在_y轴左侧平面内有足够大的磁场，磁感应强度B1随时间t变化 规律如图（乙）所示（不考虑磁场变化所产生电场的影响），15πs后磁场消失，选定磁 场垂直纸面向里为正方向。在y轴右侧平面内分布一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场(图中未画出），半径r=0.3m,,磁感应强度B2=0.8T,且圆的左侧与y轴始终相切。T=0 时刻，一质量m=8x104kg、电荷谓q=+2xl0-4C的微粒从x轴上xp-0.8m处的P点以 速度v=0.12m/s沿x轴正方向射入，经时间t后，从y轴上的A点进入第一象限并正对 磁场圆的圆心，穿过磁场后击中x轴上的M点。（取g=10m/s2、π=3,最终结果保留2 位有效数字）求：(1)A点的坐标yA及从P点到A点的运动时间t(2)M点的坐标xM(3)要使微粒在圆磁场中的偏转角最大，应如何移动圆磁场？并计算出最大偏转角。 此后微粒做匀速运动到达A点： （3分） 轨迹如图所示（注：此处只要写出向y轴负方向或向下移动就给分，但同时写向上、向下的不给分） 所以最大偏转角为 . 2015年高考物理模拟新题精选分类解析（7）专题20带电粒子在交变电场、交变磁场中的运动
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