《新步步高》考前三个月（江苏专用）高考物理二轮复习系列——专题8带电粒子在电场和磁场中的运动.doc

1．(2015·江苏单科·15)一台质谱仪的工作原理如图1所示，电荷量均为＋q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零．这些离子经加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上．已知放置底片的区域MN＝L，且OM＝L.某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子．在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到． 图1 (1)求原本打在MN中点P的离子质量m； (2)为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围； (3)为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整，求需要调节U的最少次数．(取lg2＝0.301，lg3＝0.477，lg5＝0.699) 2．(2014·全国大纲·25)如图2所示，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负方向．在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场．不计粒子重力．若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求： 图2 (1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值； (2)该粒子在电场中运动的时间． 1．题型特点 (1)带电粒子在复合场中的运动是力电综合的重点和高考的热点，常见的考查形式有组合场(电场、磁场、重力场依次出现)、叠加场(空间同一区域同时存在两种以上的场)、周期性变化的场等，近几年高考试题中，涉及本专题内容的频率极高，特别是计算题，题目难度大，涉及面广． (2)试题多把电场和磁场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、圆周运动规律、功能关系揉合在一起，主要考查考生的空间想象力、分析综合能力以及运用数学知识解决 物理问题的能力．以及考查考生综合分析和解决复杂问题的能力． 2．解决带电粒子在组合场中运动的一般思路和方法： (1)明确组合场是由哪些场组合成的． (2)判断粒子经过组合场时的受力和运动情况，并画出相应的运动轨迹简图． (3)带电粒子经过电场时利用动能定理和类平抛运动知识分析． (4)带电粒子经过磁场区域时通常用圆周运动知识结合几何知识来处理． 考题一　带电粒子在组合场中的运动 1．(2015·临沂二模)如图3所示，在直角坐标系xOy的第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度的大小为E1，在y轴的左侧存在垂直于纸面的匀强磁场．现有一质量为m，带电荷量为－q的带电粒子从第二象限的A点(－3L，L)以初速度v0沿x轴正方向射入后刚好做匀速直线运动，不计带电粒子的重力． 图3 (1)求匀强磁场的大小和方向； (2)撤去第二象限的匀强磁场，同时调节电场强度的大小为E2，使带电粒子刚好从B点(－L,0)进入第三象限，求电场强度E2的大小； (3)带电粒子从B点穿出后，从y轴上的C点进入第四象限，若E1＝2E2，求C点离坐标原点O的距离． 2．(2015·徐州模拟)如图4所示，在竖直平面内建立xOy直角坐标系，在x＝－d处有垂直于x轴足够大的弹性绝缘挡板，y轴左侧和挡板之间存在一匀强电场，电场与x轴负方向夹角θ＝45°，y轴右侧有一个有界匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小为B.在M(－d、0)处有一个质量为m、电荷量为－q的粒子，以某一初速度沿场强方向运动．当它打到绝缘板上N点时，粒子沿y轴方向的速度不变，x轴方向速度大小不变，方向反向，一段时间后，以v的速度垂直于y轴进入磁场，恰好不从磁场右边界飞出．粒子的重力不计． 图4 (1)求磁场的宽度L； (2)求匀强电场的场强大小E； (3)若另一个同样的粒子以速度v从M点沿场强方向运动，经时间t第一次从磁场边界上P点出来，求时间t. 分析带电粒子在组合场中运动问题的方法 (1)要清楚场的性质、方向、强弱、范围等． (2)带电粒子依次通过不同场区时，由受力情况确定粒子在不同区域的运动情况． (3)正确地画出粒子的运动轨迹图． (4)根据区域和运动规律的不同，将粒子运动的过程划分 为几个不同的阶段，对不同的阶段选取不同的规律处理． (5)要明确带电粒子通过不同场区的交界处时速度大小和方向关系，上一个区域的末速度往往是下一个区域的初速度． 考题二　带电粒子在叠加场中的运动 3．(多选)(2015·南充三诊)如图5所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内．第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标面向外的匀强磁场，第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出)，一带电小球从x轴上的A点由静止释放，恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限，然后做圆周运动，从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限，Q点距O点