浙江省建德市新安江高级中学高三物理《带电粒子在磁场或复合场中的运动》专题复习.doc

浙江省建德市新安江高级中学高三物理《带电粒子在磁场或复合场中的运动》专题复习 高考试题回顾 1、如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝、、和，外筒的外半径为，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B，在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场，一质量为、带电量为的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝的S点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U应是多少？（不计重力，整个装置在直空中） 2、全国卷）如图所示，在y0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的电量和质量之比。 3、（广东、河南卷）在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力的影响，电场强度E和磁感强度B的方向可能是 A．E和B都沿x轴方向 B．E沿y轴正向，B沿z轴正向 C．E沿z轴正向，B沿y轴正向 D．E、B都沿z 轴方向 5、（天津卷）在以坐标原点 O为圆心、半径为 r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。 一个不计重力的带电粒子从磁场边界与 x轴的交点 A处以速度 v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与 y轴的交点 C处沿+y方向飞出。 （1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m ； （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为，该粒子仍从 A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了 60°角，求磁感应强度多大？此次粒子在磁场中运动所用时间 t是多少？ 6、（全国卷）20分）如图所示，在x＜0与x＞0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1＞B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件？  2、典型例题分析 例1 如图所示，在互相垂直的水平方向的匀强电场E和匀强磁场B中，有一固定的竖直绝缘杆，杆上套一个质量为m、电荷量为q的小球，它们之间的动摩擦因数为μ，现由静止释放小球，(设绝缘杆足够长，电场、磁场范围足够大。) 解析：假设小球带正电（本题结论与电荷的正负无关，小球带负电的情况同学们自己分析），小球受力分析如图所示。 由牛顿运动定律得， mg-f=ma N=qE+Bqv mg-μ(qE+Bqv)=ma f=μN 由上式可知，由于速度v的增大，加速度a减小，所以小球做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减至零时，速度达到最大，最后以最大速度做匀速直线运动。 mg-μ(qE+Bqvm)=0 vm= (mg-μqE)/μBq 变式一 如图所示，在方向相同的水平匀强电场E和匀强磁场B中，有一固定的竖直绝缘杆，杆上套一个质量为m、电荷量为q的小球，它们之间的动摩擦因数为μ，现由静止释放小球，(设绝缘杆足够长，电场、磁场范围足够大。) 变式二 如图所示，在互相垂直的水平方向的匀强电场E和匀强磁场B中，有一固定的竖直绝缘杆，杆上套一个质量为m、电荷量为q的小球，它们之间的动摩擦因数为μ，现由静止释放小球，(设绝缘杆足够长，电场、磁场范围足够大。) 例2 变式一 AB、CD、EF为三条平行的边界线，AB、CD相距L1，CD、EF相距L2如图所示，AB、CD之间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B1，CD、EF之间也有垂直纸面向里的匀强磁场。现从A点沿AB方向垂直磁场射入一带负电的粒子，该粒子质量为m，带电量为-q，重力不计。求: （1）若粒子运动到CD边时速度方向恰好与CD边垂直，则它从A点射入时速度v0为多少? （2）若已知粒子从A 点射入时速度为u（u v0），则粒子运动到CD边界时，速度方向与CD边的夹角θ为多少？(用反三角函数表示)若粒子运动到EF边界时恰好不穿出磁场，则CD、EF之间磁场的磁感应强度B2为多少？ 变式二 如图所示，在坐标Ⅰ象限内有一匀强磁场区域，磁感强度为B，y轴是磁场左侧的边界，直线0A是磁场的右侧边界。在第Ⅱ象限y〉0的区域，有一束带电量为q的负粒子(重力不计)垂直y轴射人磁场，粒子的质量为m，粒子在各入射点的速度与入射点的y轴坐标值成正比，即v=by(b是常数，且b〉0