2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍
专题12带电粒子在组(复)合场中的运动
目录
一、热点题型归纳 (1)
【题型一】带电粒子在组合场中的运动 (1)
【题型二】带电粒子在复合场中的应用 (6)
【题型三】带电粒子在交变复合场中的运动 (9)
【题型四】带电粒子在(复合)叠加场中的运动 (14)
二、高考题型标准练 (18)
一、热点题型归纳
【题型一】带电粒子在组合场中的运动
【题型解码】
(1)带电粒子在匀强电场中一般做匀变速直线运动或类平抛运动;在匀强磁场中运动时一般做匀速圆周运动;
(2)明确各段运动性质,画出运动轨迹,特别注意各衔接点的速度方向、大小.
【典例分析1】(2020·河南洛阳市一模)如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=
+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30°,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域.已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm,重力忽略不计.求:
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(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v 1;
(2)偏转电场中两金属板间的电压U 2;
(3)为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B 至少为多少.
【典例分析2】.(2020·广西桂林市调研)如图所示,直线MN 上方有平行于纸面且与MN 成45°角的有界匀强电场,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 .现从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
.
(1)画出粒子在磁场和电场中运动轨迹的草图并求出粒子的比荷大小;
(2)求出电场强度E 的大小和粒子第五次经过直线MN 上O 点时的速度大小;
(3)求该粒子从O 点出发到再次回到O 点所需的时间t .
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【典例分析3】(2021届保山市智源中学三月月考)如图所示为真空中某竖直平面内的xOy 坐标系.已知在x <0区域有匀强磁场B (方向如图所示,大小未知),在第一象限内有沿y 轴负方向的匀强电场E 1(大小未知),质量为m 、电荷量为+q 的粒子从点A (0,-l )垂直于y 轴以速度v 0射入第三象限,做匀速圆周运动从点C (0,l )垂直于y 轴射入第一象限,在第一象限内做曲线运动并从点D 穿过x 轴进入第四象限,通过D 点时的速度为v 1(大小未知),v 1的方向与x 轴正方向成θ=45°
角,不考虑粒子的重力,则:
(1)请确定匀强磁场磁感应强度B 的大小;
(2)请确定匀强电场的电场强度E 1的大小和D 点的坐标(用l 表示);
(3)若粒子经过D 点后立即进入一个场强为E 2的矩形匀强电场,在该电场的作用下可以返回A 点并沿固定路线做周期性运动,请确定该电场存在的最小区域及E 2的大小和方向.
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笔记本 热点【提分秘籍】
1.正确区分“电偏转”和“磁偏转”
带电粒子的“电偏转”和“磁偏转”的比较
垂直进入磁场(磁偏转)垂直进入电场(电偏转)
情景图
受力F B =q v 0B ,F B 大小不变,方向总指
向圆心,方向变化,F B 为变力F E =qE ,F E 大小、方向不变,为恒力
运动规律
匀速圆周运动
r =m v 0Bq ,T =2πm Bq 类平抛运动
v x =v 0,v y =Eq m t x =v 0t ,y =Eq 2m
t 22.解题步骤
(1)受力分析,关注几场组合;
(2)运动分析,构建模型;
(3)分析过程,选用规律.
【强化训练】
1.(2020·浙江嘉兴市期末)如图所示,在xOy 平面内虚线AB 与y 轴成夹角θ=30°,在AB 左侧存在电场强度大小为E 、方向平行于x 轴向左的匀强电场,AB 右侧某个区域存在垂直纸面向里磁感应强度大小为B 的匀
5/22强磁场,A 点处于磁场的边界上,现有一质量为m 、电荷量为+q 的带电粒子在纸面内以速度v (0<v ≤E B
)垂直于AB 从A 点射入磁场,所有粒子通过直线AB 时,速度方向均平行于y 轴向下,不计粒子的重力和粒
子间的相互作用力.求:
(1)所有带电粒子在磁场中运动的时间;
(2)速度最大的粒子从A 点开始射入磁场至返回y 轴所用的时间;
(3)磁场区域的最小面积.
2.(2020·浙江杭高5月测试)如图所示,在xOy 坐标系中,在y <d 的区域内分布有指向y 轴正方向的匀强电场,在d <y <2d 的区域内分布有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场,MN 为电场和磁场的边界,在y =2d 处放置一垂直于y 轴的足够大金属挡板ab ,带电粒子打到板上即被吸收.一质量为m 、电荷量为+q 的粒子以初
速度v 0由坐标原点O 处沿x 轴正方向射入电场,已知电场强度大小为E =3m v 022qd
,粒子的重力不计.(1)要使粒子不打到挡板上,磁感应强度应满足什么条件?
(2)通过调节磁感应强度的大小,可让粒子刚好通过点P (4d ,0)(图中未画出),求磁感应强度的大小.