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2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 3-9 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動真題對點練(含解析)

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1、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 1.(2017年高考·課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖3—9—25所示,空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里.三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi),a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動,c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動.下列選項正確的是(  ) 圖3—9—25 A.ma>mb>mc B.mb>ma>mc C.mc>ma>mb D.mc>mb>ma 解析:該空間區(qū)域為勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場和重力場的疊加場,a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,可知其重力

2、與所受到的電場力平衡,洛倫茲力提供其做勻速圓周運(yùn)動的向心力,有mag=qE,解得ma=.b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動,由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向上,可知mbg=qE+qvbB,解得mb=+.c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動,由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向下,可知mcg+qvcB=qE,解得mc=-.綜上所述,可知mb>ma>mc,選項B正確. 答案:B 2.(2018年高考·課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖3—9—26所示,在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E;在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場.一個氕核11H和一個氘核12H先后從y軸上y

3、=h點以相同的動能射出,速度方向沿x軸正方向.已知11H進(jìn)入磁場時,速度方向與x軸正方向的夾角為60°,并從坐標(biāo)原點O處第一次射出磁場.11H的質(zhì)量為m,電荷量為q.不計重力.求: 圖3—9—26 (1)11H第一次進(jìn)入磁場的位置到原點O的距離; (2)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??; (3)12H第一次離開磁場的位置到原點O的距離. 解:(1)11H在電場中做類平拋運(yùn)動,在磁場中做圓周運(yùn)動,運(yùn)動軌跡如圖3—9—27所示.設(shè)11H在電場中的加速度大小為a1,初速度大小為v1,它在電場中的運(yùn)動時間為t1,第一次進(jìn)入磁場的位置到原點O的距離為s1.由運(yùn)動學(xué)公式有s1=v1t1① 圖3—9

4、—27 h=a1t12② 由題給條件,11H進(jìn)入磁場時速度的方向與x軸正方向夾角θ1=60°.11H進(jìn)入磁場時速度的y分量的大小為a1t1=v1tanθ1③ 聯(lián)立以上各式得s1=h④ (2)11H在電場中運(yùn)動時,由牛頓第二定律有 qE=ma1⑤ 設(shè)11H進(jìn)入磁場時速度的大小為v1′,由速度合成法則有v1′=⑥ 設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,11H在磁場中運(yùn)動的圓軌道半徑為R1,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 qv1′B=⑦ 由幾何關(guān)系得s1=2R1sinθ1⑧ 聯(lián)立以上各式得B=⑨ (3)設(shè)12H在電場中沿x軸正方向射出的速度大小為v2,在電場中的加速度大小為a2,由題給條件得

5、 (2m)v22=mv12⑩ 由牛頓第二定律有qE=2ma2? 設(shè)12H第一次射入磁場時的速度大小為v2′,速度的方向與x軸正方向夾角為θ2,入射點到原點的距離為s2,在電場中運(yùn)動的時間為t2.由運(yùn)動學(xué)公式有 s2=v2t2? h=a2t22? v2′=? sinθ2=? 聯(lián)立以上各式得s2=s1,θ2=θ1,v2′=v1′? 設(shè)12H在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R2,由⑦?式及粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的半徑公式得 R2==R1? 所以出射點在原點左側(cè).設(shè)12H進(jìn)入磁場的入射點到第一次離開磁場的出射點的距離為s2′,由幾何關(guān)系有s2′=2R2sinθ2? 聯(lián)立④⑧???式

6、得,12H第一次離開磁場時的位置到原點O的距離為s2′-s2=(-1)h? 3.(2018年高考·課標(biāo)全國卷Ⅲ)如圖3—9—28,從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子,由靜止經(jīng)加速電壓U加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)動,自M點垂直于磁場邊界射入勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁場左邊界豎直.已知甲種離子射入磁場的速度大小為v1,并在磁場邊界的N點射出;乙種離子在MN的中點射出;MN長為l.不計重力影響和離子間的相互作用.求: 圖3—9—28 (1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??; (2)甲、乙兩種離子的比荷之比. 解:(1)設(shè)甲種離子所帶電荷量為q1、質(zhì)量為m1,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R1,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,由動能定理有 q1U=m1v12① 由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 q1v1B=m1② 由幾何關(guān)系知2R1=l③ 由①②③式得B=④ (2)設(shè)乙種離子所帶電荷量為q2、質(zhì)量為m2,射入磁場的速度為v2,在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R2.同理有 q2U=m2v22⑤ q2v2B=m2⑥ 由題給條件有2R2=⑦ 由①②③⑤⑥⑦式得,甲、乙兩種離子的比荷之比為 ∶=1∶4⑧ - 5 -

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