2013高考模拟新题特快专递第四期专题十带电粒子在电场磁场中的运动

本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。 2013高考模拟新题特快专递第四期10 专题十、带电粒子在电场磁场中的运动 1．（15分）如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q =8×10-5C的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1= 15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E = 25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2 =5T的匀强磁场．现让小车始终保持v = 2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图所示．g取10m/s2，不计空气阻力．求： ⑴小球刚进入磁场B1时加速度a的大小； ⑵绝缘管的长度L； ⑶小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离△x． 解析：⑴以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f1，故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动，加速度设为a，则 （4分） ⑵在小球运动到管口时，FN＝2.4×10－3N，设v1为小球竖直分速度，由 ，则 （2分） 由得 （2分） ⑶小球离开管口进入复合场，其中qE＝2×10－3N，mg＝2×10－3N．（1分） 故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度　与MN成45°角，故轨道半径为R， （1分） 小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离（1分） 对应时间 （1分） 小车运动距离为x2，（1分） 所以小球此时离小车顶端的距离为（1分） 2．（12分）（2013山东济南外国语学校测试）电量为q质量为m的负粒子，由静止从电场边界上O点进入如图所示的电场、磁场，电场强度为E，磁感强度为B，电场宽度为L，磁场足够大。（不计带电粒子重力） （1）求带电粒子从O点出发后第一次到达电磁场边界时的速度； （2）求带电粒子从O点出发后到第二次到达电磁场边界时的时间； （3）求带电粒子从O点出发后到第三次到达电磁场边界过程中经过的路程。 【解析】（1）， 解得（3分） （2）在电场中：，（2分）；在磁场中：，（2分） （1分） （3）在电场中：（1分）；在磁场中：（2分） （1分） 3．（20分）（2013安徽宿州泗县质检）带电粒子在AB两极板间靠近A板中央附近S处静止释放,在两极板电压中加速,从小孔P平行CD极板方向的速度从CD极板中央垂直进入偏转电场,B板靠近CD板的上边缘如图甲.在CD两板间加如图乙所示的交变电压,设时刻粒子刚好进入CD极板,时刻粒子恰好从D板的下边缘飞入匀强磁场,匀强磁场的上边界与CD极板的下边缘在同一水平线上,磁场范围足够大,加速电场AB间的距离,偏转电场CD间的距离及CD极板长均为,图象乙中和都为已知，带电粒子重力不计，不考虑电场和磁场边界影响.求: （1）加速电压？ （2）带电粒子进入磁场时的速度？ （3）若带电粒子在时刻刚好从C极板的下边缘进入偏转电场，并刚能返回到初始位置S处，？ （4）带电粒子全程运动的周期？ 解析：．（20分）（1）设带电粒子进入偏转电场时的速度为，从偏转电场中射出的速度即由几何关系可知，在加速电场中，有 ， 在偏转电场中，有 所以： （2）带电粒子进入磁场时的速度大小为 ，速度方向和磁场边界成角。5分 （3）带电粒子在磁场中， 有题可知 则………5分 带电粒子全程运动的周期：=……………5分 4.(14分) （2013山东兖州质检）如图，竖直平面坐标系的第一象限，有垂直面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限有垂直面向里的水平匀强电场,大小也为；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为的半圆轨道,轨道最高点与坐标原点相切,最低点与绝缘光滑水平面相切于.一质量为的带电小球从轴上()的点沿轴正方向进入第一象限后做圆周运动,恰好通过坐标原点,且水平切入半圆 ... ...