高考物理一轮复习 热点专题突破系列8 带电粒子在交变电磁场中的运动强化训练 新人教版选修

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺热点专题突破系列8 带电粒子在交变电磁场中的运动专题强化训练1(2016湖北四地七校2月联考)如图甲所示，有一磁感应强度大小为B、垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界OP与水平方向夹角为45，紧靠磁场右上边界放置长为L、间距为d的平行金属板M、N，磁场边界上的O点与N板在同一水平面上，O1、O2为电场左、右边界中点。在两板间存在如图乙所示的交变电场(取竖直向下为正方向)。某时刻从O点竖直向上以不同初速度同时发射两个相同的质量为m、带电荷量为q的粒子a和b。结果粒子a恰从O1点水平进入板间电场运动，由电场中的O2点射出；粒子b恰好从M板左端边缘水平进入电场。不计粒子重力和粒子间相互作用，电场周期T未知。求：(1)粒子a、b从磁场边界射出时的速度va、vb；(2)粒子a从O1点进入磁场到从O2点射出电场运动的总时间t；(3)如果金属板间交变电场的周期T，粒子b从图乙中t0时刻进入电场，求使粒子b能够穿出板间电场E0应满足的条件。答案(1)(2)(d2d4L)(3)E0解析(1)粒子a、b在磁场中匀速转过90，平行于金属板进入电场，由几何关系可得ra，rbd，由牛顿第二定律可得qvaB，qvbB，解得va，vb。(2)粒子a在磁场中运动轨迹如图所示。在磁场中运动的周期为T0，在磁场中运动的时间t1，粒子在无电磁场区域做匀速直线运动，所用的时间为t2，在电场中运动时间为t3，a粒子全程运动的时间为tt1t2t3(d2d4L)。(3)粒子在磁场中运动的时间相同，a、b同时离开磁场，a比b进入电场落后的时间为t，故粒子b在t0时刻进入电场，而粒子a在时刻进入电场。由于粒子a在电场中从O2射出，在电场中竖直方向位移为0，故a在电场中运动的时间ta是电场周期的整数倍，由于vb2va，b在电场中运动的时间tbta，可见b在电场中运动的时间是电场半个周期的整数倍，即tbn，故n。粒子b在内竖直方向的位移为ya()2，粒子在电场中的加速度a，由题知T，粒子b能穿出板间电场应满足nyd，解得E0。2(2016山东齐鲁名校协作体第二次联考)如图甲所示，在边界MN左侧存在斜向右上方的匀强电场E1，在MN的右侧有竖直向上、场强大小为E20.4N/C的匀强电场，还有垂直于纸面向里的匀强磁场B(图甲中未画出)和水平向右的匀强电场E3(图甲中未画出)，B和E3随时间变化的情况如图乙所示，P1P2为距MN边界2.295m的竖直墙壁，现有一带正电微粒，质量为4107kg，电荷量为1105C，从左侧电场中距MN边界m的A处无初速释放后，沿直线以1m/s速度垂直MN边界进入右侧场区，设此时刻t0，g取10m/s2。求：(1)MN左侧匀强电场的电场强度E1(sin370.6)；(2)带电微粒在MN右侧场区中运动了1.5s时的速度；(3)带电微粒在MN右侧场区中运动多长时间与墙壁碰撞？(0.19)答案(1)0.5N/C，方向斜向右上方，与水平方向成53角(2)1.1m/s，方向水平向左(3)3.083s解析(1)设MN左侧匀强电场的场强大小为E1，方向与水平方向夹角为。带电微粒受力如图。沿水平方向有qE1cosma，沿竖直方向有qE1sinmg。对水平方向的匀加速运动有v22as，代入数据可解得E10.5N/C，53。即E1大小为0.5N/C，方向斜向右上方，与水平向右方向成53角。(2)带电微粒在MN右侧场区始终满足qE2mg。在01s时间内，带电微粒在E3电场中的加速度am/s20.1m/s2。带电微粒在1s时的速度大小为v1vat1m/s0.11m/s1.1m/s。在11.5s时间内，带电微粒在磁场B中运动，周期为Ts1s。在11.5s时间内，带电微粒在磁场B中正好做半个圆周运动，所以带电微粒在MN右侧场区中运动了1.5s时的速度大小为1.1m/s，方向水平向左。(3)在01s时间内带电微粒前进距离s1vtat211m0.112m1.05m。带电微粒在磁场B中做圆周运动的半径rmm。因为rs12.295m，所以在4s时间内带电微粒碰及墙壁。带电微粒3s以后运动情况如图，其中d2.295m2.2m0.095m，sin0.5，30。所以，带电微粒做