2015年高考物理 模擬新題精選分類解析（第7期）專題20 帶電粒子在交變電場、交變磁場中的運動1．（18分）（2015河南省開封市二模）高速電子束如果射入方向交替變化的磁場，可以使電子在磁場中擺動著前進，這就是電子激光器的原理。平面坐標系xOy中（圖甲），分布有方向交替變化的磁場。磁場隨x坐標變化的圖線如圖乙所示，每個磁場區(qū)域的寬度均為L＝0．3m，磁場的磁感應(yīng)強度大小B0＝3.75×10-4T，規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正方向�，F(xiàn)將初速度為零的電子經(jīng)電壓U＝4．5×103V的電場加速后，從坐標原點沿y軸正方向射入磁場。電子電荷量e為1．6×10－19C，電子質(zhì)量m取9．0×10－31kg，不計電子的重力，不考慮電子因高速運動而產(chǎn)生的影響。求： （1）電子從坐標原點進入磁場時速度的大小v1； （2）電子通過x1＝L、x2＝2L時對應(yīng)的縱坐標y1和y2。（3）在甲圖中選擇合適的標度，畫出x＝0至x＝4L區(qū)域內(nèi)電子在磁場中運動的軌跡。．（15分）（2015黑龍江省牡丹江市聯(lián)考）在坐標系xOy平面的第一象限內(nèi)，有一磁場和豎直向下勻強電場。場強大小E=0.5N/C，磁感應(yīng)強度大小恒為B=5T，方向垂直于xOy平面，且隨時間作周期性變化，如圖所示，規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場方向為正。一質(zhì)量為m=400g、帶電量為q=8C的帶負電小球，以初速度v0 = 5m/s從y軸上P點沿 x軸正方向開始運動，已知P點到原點O的距離為h =8 cm ，不計磁場的變化可能產(chǎn)生的一切其它影響。（取g=10m/s2）（1）小球離開第一象限時的位置坐標。（2）如果在小球下降的高度H =3 cm后撤去電場，則小球到達x 軸時速率（可以用根號表示）分）(2) 在小球下降的高度H =3 cm后撤去電場，此后小球受到重力和洛倫茲力，洛倫茲力不做功，由動能定理，mg(h-H)= mv2-mv02。解得：v=5m/s。、（20分）（2015四川省名校質(zhì)檢）如圖甲所示，平行金屬板PQ、MN水平地固定在地面上方的空間，金屬板長 L=20cm，兩板間距d=10cm，兩板間的電壓UMP=100V。在距金屬板M端左下方某位置有一粒子源A，從粒子源斜向右上連續(xù)發(fā)射速度相同的帶電粒子，發(fā)射速度方向與豎直方向成300夾角，射出的帶電粒子在空間通過一垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強度B=0.01T的正三角形區(qū)域勻強磁場(圖中未畫出)后，恰好從金屬板 PQ左端的下邊緣水平進入兩金屬板間，帶電粒子在電場力作用下恰好從金屬板MN的右邊緣飛出。已知帶電粒子的比荷=2.0×106C/kg，粒子重力不計，（計算結(jié)果可用根號表示）。 求： (1)帶電粒子的電性及射入電場時的速度大�。� (2)正三角形勻強磁場區(qū)域的最小面積； (3)若兩金屬板間改加如圖乙所示的電壓，在哪些時刻進入兩金屬板間的帶電粒子不碰到極板而能夠飛出兩板間。解：（1）由右手定則可知粒子帶負電；（2分）設(shè)帶電粒子從PQ左邊緣進入電場的速度為v，由MN板右邊緣飛出的時間為t，帶電粒子在電場中運動的加速度為a，則 4．(18分)如圖甲所示，在以0為坐標原點的xOy平面內(nèi)，存在著范圍足夠大的電場和磁場。一個帶正電小球在0時刻以V0=3t0的初速度從0點沿x方向(水平向右)射入該空間，在t時刻該空間同時加上如圖乙所示的電場和磁場，其中電場沿y方向(豎直向上)，場強大，磁場垂直于 x平面向外，磁感應(yīng)強度大小B0=。已知小球的質(zhì)量為m，帶電量為q，時間單位t0，g，空氣阻力不計。試求：(1)12t末小球速度的大小。(2)在給定的xoy坐標系中，大體畫出小球在0到24t內(nèi)運動軌跡的示意圖。(3)30t0內(nèi)小球距x軸的最大距離。（2分）豎直分速度vy2=3gt0（1分）所以小球與豎直方向的夾角為θ＝45°，速度大小為（2分）此后小球做勻速圓周運動的半徑（1分）30t0末小球距x軸的最大距離：＝（2分）時間內(nèi)粒子做直線運動.不計粒子重力．求．(1)粒子射入時的速度．(2)在0~4×時間內(nèi)，粒子沿y軸方向的位移．(3)若粒子的速度第二次沿x軸負向時，恰好經(jīng)過x軸．則t=0時粒子的縱坐標為何值? 解析：(1)在0~1×時間內(nèi)，粒子做直線運動，qE0=qvxB0，解得vx= E0/ B0。5.(22分）（2015浙江省嘉興市質(zhì)檢）如圖（甲）所示，在xOy平面內(nèi)有足夠大的?強電場，電場方向豎直向上，電場強度E=40N/C。在_y軸左側(cè)平面內(nèi)有足夠大的磁場，磁感應(yīng)強度B1隨時間t變化 規(guī)律如圖（乙）所示（不考慮磁場變化所產(chǎn)生電場的影響），15πs后磁場消失，選定磁 場垂直紙面向里為正方向。在y軸右側(cè)平面內(nèi)分布一個垂直紙面向外的圓形勻強磁場(圖中未畫出），半徑r=0.3m,,磁感應(yīng)強度B2=0.8T,且圓的左側(cè)與y軸始終相切。T=0 時刻，一質(zhì)量m=8x104kg、電荷謂q=+2xl0-4C的微粒從x軸上xp-0.8m處的P點以 速度v=0.12m/s沿x軸正方向射入，經(jīng)時間t后，從y軸上的A點進入第一象限并正對 磁場圓的圓心，穿過磁場后擊中x軸上的M點。（取g=10m/s2、π=3,最終結(jié)果保留2 位有效數(shù)字）求：(1)A點的坐標yA及從P點到A點的運動時間t(2)M點的坐標xM(3)要使微粒在圓磁場中的偏轉(zhuǎn)角最大，應(yīng)如何移動圓磁場？并計算出最大偏轉(zhuǎn)角。 此后微粒做勻速運動到達A點： （3分） 軌跡如圖所示（注：此處只要寫出向y軸負方向或向下移動就給分，但同時寫向上、向下的不給分） 所以最大偏轉(zhuǎn)角為 . 2015年高考物理模擬新題精選分類解析（7）專題20帶電粒子在交變電場、交變磁場中的運動
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