潍坊市2012物理二轮复习学案高考物理压轴题 21页

专题八：理综25题专题 学案1 编制 ‎‎2011-12-29‎ 一、旧题回放 ‎ ‎1、(2007山东25 18分）飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同价位的正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器。已知元电荷电量为e，a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及进入a板时的初速度。‎ ‎（1）当a、b间的电压为U1时，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器。请导出离子的全部飞行时间与比荷K（K=ne/m）的关系式。‎ ‎（2）去掉偏转电压U2，在M、N间区域加上垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B，若进入a、b间所有离子质量均为m，要使所有的离子均能通过控制区从右侧飞出，a、b间的加速电压U1至少为多少？‎ ‎2、(2008山东25 18分）两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向）。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子（不计重力）。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷均已知，且t0=，两板间距h= ‎(l)求位子在0~t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。‎ ‎(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径（用h表示）。‎ ‎(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图l所示，磁场的变化改为如图3所示．试画出粒子在板间运动的轨迹图（不必写计算过程）。‎ ‎ 总结、感悟：‎ 二、典例探究 ‎1、（18分）如图甲所示，两平行金属板的板长不超过‎0.2m ‎，板间的电压u随时间t变化的图线如图乙所示，在金属板右侧有一左边界的MN、右边无界的匀强磁场。磁感应强度B=0.01T；方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以速度，沿两板间的中线平行金属板射入电场中，磁场边界MN与中线垂直。已知带电粒子的比荷，粒子所受的重力和粒子间的相互作用力均忽略不计。‎ ‎（1）在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场强度看作是恒定的。试说明这种处理能够成立的理由。‎ ‎ （2）设t=0.1S时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出，求该带电粒子射出电场时的速度大小。‎ ‎ （3）对于所有经过电场射入磁场的带电粒子，设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d，试判断d的大小是否随时间而变化？若不变，证明你的结论；若变，求出d的变化范围。‎ ‎2、（18分）如图所示，第四象限内有互相垂直的匀强电场E与匀强磁场B1，匀强电场大小E=0.5×103V/m，匀强磁场的方向垂直纸面向里，其大小B1=0.5T；第一象限的某个矩形区域内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2，磁场的下边界与x同重合。一质量m=1×10‎-14kg、电荷量q=1×10-10C的带正电微粒，以某一初速度v沿与y轴正方向成60°角从M点进入第四象限后沿直线运动，在P点进入处于第一象限内的磁场B2区域。一段时间后，微粒经过y轴上的N点并以与y轴正方向成60°角飞出。M点的坐标为（0，—10），N点的坐标为（0，30），不计微粒重力，g取‎10m/s2。‎ ‎ （1）请分析判断匀强电场E的方向并求出微粒的速度大小；‎ ‎ （2）匀强磁场B2的大小为多大？‎ ‎ （3）B2磁场区域的最小面积为多少？‎ 三、针对性限时练习 ‎3、(18分)在如图所示的直角坐标中，轴的上方存在与 轴正方向成角斜向右下方的匀强电场，场强的大小为。轴的下方有垂直于面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为。把一个比荷为的正点电荷从坐标为的点处由静止释放，电荷所受的重力忽略不计。求：‎ ‎(1)电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间；‎ ‎(2)电荷在磁场中做圆周运动的半径(保留两位有效数字)；‎ ‎(3)当电荷第二次到达轴上时，电场立即反向，而场强大小不变，试确定电荷到达轴时的位置坐标。‎ ‎4．（18分）如图所示的直角坐标系中，第Ⅰ、Ⅳ象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，在x=－‎2L与y轴之间第Ⅱ、Ⅲ象限内存在大小相等，方向相反的匀强电场，场强方向如图所示。在A（－‎2L，L）到C（－‎2L，0）的连线上连续分布着电量为＋q、质量为m的粒子。从t=0时刻起，这些带电粒子依次以相同的速度ν沿x轴正方向射出。从A点射入的粒子刚好沿如图所示的运动轨迹从y轴上的A′（0，－L）沿x轴正方向穿过y轴。不计粒子的重力及它们间的相互作用，不考虑粒子间的碰撞。 ‎（1）求电场强度E的大小 ‎（2）在AC间还有哪些位置的粒子，通过电场后也能沿x轴正方向穿过y轴 ‎（3）若从A点射入的粒子，恰能垂直返回x＝－‎2L的线上，求匀强磁场的磁感应强度B 专题八：理综25题专题 学案2 编制 ‎‎2011-12-29‎ ‎5．（2010山东理综）（18分）如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为d，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一质量为、带电量+q、重力不计的带电粒子，以初速度 垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动。已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类推。求 ‎⑴粒子第一次经过电场子的过程中电场力所做的功。‎ ‎⑵粒子第n次经芝电声时电场强度的大小。‎ ‎⑶粒子第n次经过电场子所用的时间。‎ ‎⑷假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零。请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关系图线（不要求写出推导过程，不要求标明坐标明坐标刻度值）。‎ ‎6（2009山东理综）.（18分）如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为，在第一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子。在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极板边缘的影响）。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、、t0、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况）‎ (1) 求电压U0的大小。‎ (2) 求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。‎ (3) 何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。‎ 图乙 图甲 ‎7．（18分）如图所示，在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场．现有一质量为m、电量为+q的粒子（重力不计）从坐标原点O射入磁场，其入射方向与y轴的负方向成45°角．当粒子第一次进入电场后，运动到电场中坐标为（‎3L，L）的P点处时，测得其速度大小为v0，方向与x轴正方向相同．求：‎ ‎ （1）粒子从o点射入磁场时的速度执v。‎ ‎ （2）匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B．‎ ‎ （3）粒子从O点运动到P点所用的时间t。‎ ‎8．（18分）如图所示，xoy平面内，在y轴左侧某区域内有一个方向竖直向下，水平宽度为 ‎ m，电场强度为E=1.0×104N/C的匀强电场。在y轴右侧有一个圆心位于 ‎ x轴上，半径为r=‎0.01m的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为 ‎ B=0.01T，坐标为x0=‎0.04m处于一垂直于x轴的面积足够大的荧光屏PQ。今有一束带正 ‎ 电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场，穿过电场时恰好通过坐标原点，速度大小为 ‎ v=2×‎106m/s，方向与x轴成30°角斜向下，若粒子的质量为m=1.0×10‎-20kg，电量为 ‎ q=1.0×10‎-10C，试求：‎ ‎ （1）粒子射入电场时的坐标位置和初速度；‎ ‎ （2）若圆形磁场可沿x轴移动，圆心O′在x轴上的移动范围为，有意图磁 ‎ 场位置的不同，导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同，试求粒子打在荧光屏上的 ‎ 范围。‎ 专题八：理综25题专题 学案3 编制 ‎‎2011-12-29‎ ‎9.（2011山东理综25题）（18分）扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆。其简化模型如图：Ⅰ、Ⅱ两处的条形均强磁场区边界竖直，相距为L,磁场方向相反且垂直纸面。一质量为m、电量为-q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U,粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平和方向夹角 ‎（1）当Ⅰ区宽度L1=L、磁感应强度大小B1=B0时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为，求B0及粒子在Ⅰ区运动的时间t0‎ ‎（2）若Ⅱ区宽度L2=L1=L磁感应强度大小B2=B1=B0，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h ‎（3）若L2=L1=L、B1=B0，为使粒子能返回Ⅰ区，求B2应满足的条件 ‎（4）若，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出。为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同，求B1、B2、L1、、L2、之间应满足的关系式。‎ ‎10．(18分)在xoy平面内，第Ⅲ象限内的直线OM是电场与磁场的边界，OM与负x轴成45°角。在x