高考物理最有可能考的必考点“挖井”系列训练带电粒子在电磁场中运动 16页

高考物理最有可能考的必考点“挖井”系列训练带电粒子在电磁场中运动1983年高考作文《挖井》给我们高考备考的启示，明明知道这个点要考，我们偏偏缺乏毅力，而让考生在考场中为试题而惋惜。本系列训练就是为帮助考生训练解题毅力而编辑整理的，希望给大家一些启发。资料来源于网络，不合适地方，敬请告之，QQ：691260812。答案后附加《成功贵在恒》。备考攻略 难度较大，考卷的高档题．知识点多、综合性强，题意深邃，含有临界点，主要为多过程现象、也有多物体系统．以定量计算为主，对解答表述要求较规范．一般设置为或递进、或并列的2～3小问，各小问之间按难度梯度递增．,高考热点1.如图所示，固定斜面的倾角θ＝30°，轻弹簧下端固定在斜面底端C点，弹簧处于原长时上端位于B点，空间有平行斜面向下的匀强电场。质量为m，电荷量为+q的小物块，从与B点相距L＝0.8m的A点由静止开始下滑，小物块将弹簧压缩到最短后又恰好被弹回到B点。已知物块与斜面间的动摩擦因数为，场强大小为E＝，取重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力，小物块电荷量不变，求：(1)小物块第一次运动到B点时的速度大小；(2)弹簧的最大压缩量。解得弹簧的最大压缩量0.27m④2分3.如图所示，在矩形ABCD区域内，对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场，对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出)，矩形AD边长为L，AB边长为2L.一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子(重力不计)以初速度v0 从A点沿AB方向进入电场，在对角线BD的中点P处进入磁场，并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出)，求：(1)带电粒子经过P点时速度v的大小和方向；(2)电场强度E的大小；(3)磁场的磁感应强度B的大小和方向．3.解：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，则水平方向：L＝v0t3.如图甲所示，M、N为竖直放置的两块平行金属板，圆形虚线为与N相连且接地的圆形金属网罩（不计电阻）。PQ为与圆形网罩同心的金属收集屏，通过阻值为r0的电阻与大地相连。小孔s1、s2、圆心O与PQ中点位于同一水平线上。圆心角2θ=120°、半径为R的网罩内有大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。M、N间相距且接有如图乙所示的随时间t变化的电压，（0tT），（t>T）（式中，T已知），质量为m电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场，接着通过s2 进入磁场。（质子通过M、N的过程中，板间电场可视为恒定，质子在s1处的速度可视为零，质子的重力及质子间相互作用均不计。）（1）若质子在t>T时刻进入s1，为使质子能打到收集屏的中心需在圆形磁场区域加上一个匀强电场，求所加匀强电场的大小和方向？（2）质子在哪些时间段内自s1处进入板间，穿出磁场后均能打到收集屏PQ上？（3）若毎秒钟进入s1的质子数为n，则收集屏PQ电势稳定后的发热功率为多少？ （1分）消耗在电阻上的功率为所以收集板发热功率 （用其他正确解法同样给分）。4.(如图甲所示，偏转电场的两个平行极板水平放置，板长L=0.08m，板距足够大，两板的右侧有水平宽度l=0.06m、竖直宽度足够大的有界匀强磁场．一个比荷为的带负电粒子（其重力不计）以v0=8×105m/s速度从两板中间沿与板平行的方向射人偏转电场，进入偏转电场时，偏转电场的场强恰好按图乙所示的规律变化，粒子离开偏转电场后进入匀强磁场，最终垂直磁场右边界射出．求 ：（1）粒子在磁场中运动的速率v；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径R；（3）磁场的磁感应强度B．4.解：（1）电子在偏转电场中的运动时间                 ①对比乙图可知，电子在极板间运动的时间是偏转电压的一个周期在第一个 t=5×l0―8s时间内，电子在垂直于极板方向上做初速为0的匀加速运动，在第二个t=5×l0―8s时间内，电子做匀速直线运动．   ②在第一个t=5×l0―8s时间内，（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，有   ⑦⑧5.如图，直线MN上方有平行于纸面且与MN成45°的有界匀强电场，电场强度大小未知；MN 下方为方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B．今从MN上的O点向磁场中射入一个速度大小为v、方向与MN成45°角的带正电粒子，该粒子在磁场中运动时的轨道半径为R．该粒子从O点出发记为第一次经过直线MN，第五次经过直线MN时恰好又通过O点．不计粒子的重力。⑴求出电场强度E的大小；⑵求该粒子再次从O点进入磁场后，运动轨道的半径r；⑶求该粒子从O点出发到再次回到O点所需的时间t．5.6.如图甲所示，在整个矩形区域MNPQ内有由M指向N方向的匀强电场E（图甲中未画出）和垂直矩形区域向外的匀强磁场B（图甲中未画出），E和B随时间变化的规律如图乙所示在t=0时刻，将带正电、比荷为25C/kg的粒子从MQ的中点无初速释放，粒子在第8s内经NP边离开矩形区域已知MQ边足够长，粒子重力不计，。（1）求矩形区域PQ边长满足的条件；（2）若要粒子从MQ边飞出，释放粒子的时刻t应满足什么条件? NMQP1s2s3s4s5s6s7s8s6.（1）第1s内粒子在电场力的作用下作匀加速直线运动，设加速度为a，由牛顿第二定律有：①（1分）第2s内粒子在库仑力作用下作匀速圆周运动，有：②（1分）代入已知数据可得T=1s，所以可得粒子在1s、3s、5s、7s内作匀加速运动，2s，4s，6s内作匀速圆周运动。（1分）可作出粒子在第8s内刚好不从NP边离开矩形区域的运动示意图，如图所示。粒子在奇数秒内的整体运动可以等效为初速度为0的匀加速直线运动。（1分）设前7s内的位移为s7，③（1分）设粒子第7s末的速度为υ7，第8s内粒子圆周运动的半径为R8，有：υ7=a（7-3）（1分）④（1分）由图可知，粒子要在第8s内从NP边离开矩形区域，要满足⑤（2分）由以上各式联立求解，可得：8ms0⑨（2分）由⑥~⑨式可得：t>0.68s（1分）结合电场和磁场的周期性可得要粒子从MN边飞出，粒子释放的时刻t满足：(2n+0.68)s0）的带电粒子以速度v从位于直线AC上的P点，坐标为（L，L），竖直向下射出，经测量发现，此带电粒子每经过相同的时间T，会再将回到P点，已知距感应强度。（不计粒子重力）（1）请在图中画出带电粒子的运动轨迹，并求出匀强磁场B1与B2的比值；（B1、B2 磁场足够大）（2）求出带电粒子相邻两次经过P点的时间间隔T；（3）若保持磁感应强度B2不变，改变B1的大小，但不改变其方向，使。现从P点向下先后发射速度分别为的与原来相同的带电粒子（不计两个带电粒子之间的相互作用力，并且此时算作第一次经过直线AC），如果它们第三次经过直线AC时轨迹与AC的交点分别记为E点和F点（图中未画出），试求EF两点间的距离。（4）若要使（3）中所说的两个带电粒子同时第三次经过直线AC，问两带电粒子第一次从P点射出时的时间间隔△t要多长？ 10.如图所示，M、N为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，相距为D，其右侧有一边长为2a的正三角形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在极板M、N之间加上电压U后，M板电势高于N板电势．现有一带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，其重力和初速度均忽略不计，粒子从极板M的中央小孔s1处射入电容器，穿过小孔s2后从距三角形A点的P处垂直AB方向进入磁场，试求：（1）粒子到达小孔s2时的速度和从小孔s1运动到s2所用的时间；（2）若粒子从P点进入磁场后经时间t从AP间离开磁场，求粒子的运动半径和磁感应强度的大小；（3）若粒子能从AC间离开磁场，磁感应强度应满足什么条件？ 由图2可知：R2=(a-R2)sin60°。qvB2=m， 联立解得：B2=.所以：≤B≤。漫画“这下面没有水，再换个地方挖”，画面风趣，富有哲理，看后颇有启发：成功贵在“恒”。某君挖井，挖了一个又一个，可都没有成功，原因何在？从画面上我们不难看出有些井只要某君再努力一下，是可以挖成的，这其实就是因为缺少“恒”。“恒”与成功往往是统一的。“恒”的结果可导致成功，成功的原因少不了“恒”。很多科学史实都说明了这一点。漫画“这下面没有水，再换个地方挖”，画面风趣，富有哲理，看后颇有启发：成功贵在“恒”。某君挖井，挖了一个又一个，可都没有成功，原因何在？从画面上我们不难看出有些井只要某君再努力一下，是可以挖成的，这其实就是因为缺少“恒”。“恒”与成功往往是统一的。“恒”的结果可导致成功，成功的原因少不了“恒”。很多科学史实都说明了这一点。大发明家爱迪生为了研究出理想的白炽灯丝，进行了上千次的试验，先用竹叶，后用金属，几乎所有的金属都被他试验过了，正是由于他能做到“恒”，才取得了理想的结果。曾两次获得诺贝尔奖的居里夫人，从上千吨的矿石中提炼出几克的“镭”，终于取得成功。也许有人说，既然成功贵在“恒”，那么某君挖“井”挖了一个又一个不也是“恒”吗？其实我们所说的“恒”，就是要持之以恒，而不是浅尝辄止，功亏一篑。而某君虽然挖了不少井，但缺乏坚持不懈的精神，所以还是以失败告终，这当然不能叫做“恒”。爱迪生、居里夫人为了研究新成果，虽然经历过失败，甚至比某君挖“井”失败的次数还要多，但他们能从失败中吸取教训，把失败作为成功之母，发扬“恒”的精神，而不像某君在挖“井”时，刚挖了一段就主观认为“这里没有水”，另起炉灶，结果是可想而知的。其实，不光某君挖井是这样，在现实生活中又何尝没有这样的人呢？有些人在学习上不知难而进，一遇到困难就畏缩不前，缺少“恒”心，也有些人办事虎头蛇尾，开始信心十足，正像某君那样“裤子卷到膝盖”，可是五分钟热度，常常是功败垂成。因此，做一件事，无论是大事还是小事，都要有始终如一的恒心，不然是绝不会成功的。正像炼钢的高炉，若在强热后突然停止输热，那么一炉可以炼成纯钢的铁水也会变成废铁的。青年朋友们，记住这一点！