2021高考物理二轮专题复习-素能提升-1-3-9-Word版含解析.docx
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1、1.(2022年高考大纲全国卷)如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度放射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场不计重力若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为,求:(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值;(2)该粒子在电场中运动的时间解析:(1)如图,粒子进入磁场后做匀速圆周运动设磁感应强度的大小为B,粒子质量与所带电荷量分别为m和q,圆周运动的半径为R0.由洛伦兹力公式及牛顿其次定律得qv0Bm由题给条件和几何关系可知R0d设电场强
2、度大小为E,粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度大小为ax,在电场中运动的时间为t,离开电场时沿x轴负方向的速度大小为vx.由牛顿其次定律及运动学公式得Eqmaxvxaxttd由于粒子在电场中做类平抛运动(如图),有tan 联立式得v0tan2(2)联立式得t.答案:(1)v0tan2(2)2(2022年高考重庆卷)如图所示,在无限长的竖直边界NS和MT间布满匀强电场,同时该区域上、下部分分别布满方向垂直于NSTM平面对外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B和2B,KL为上下磁场的水平分界线,在NS和MT边界上,距KL高h处分别有P、Q两点,NS和MT间距为1.8h.质量为m、带电量为q的粒
3、子从P点垂直于NS边界射入该区域,在两边界之间做圆周运动,重力加速度为g.(1)求电场强度的大小和方向;(2)要使粒子不从NS边界飞出,求粒子入射速度的最小值;(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出,求粒子入射速度的全部可能值解析:(1)设电场强度大小为E.由题意有mgqE得E,方向竖直向上(2)如图甲所示,设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为vmin,对应的粒子在上、下区域的运动半径分别为r1和r2,圆心的连线与NS的夹角为.由r有r1,r2r1.由(r1r2)sin r2,r1r1cos h,得vmin(96).(3)如图乙所示,设粒子入射速度为v,粒子在上、下方区域的运动半径分别为r1和
4、r2,粒子第一次通过KL时距离K点为x.由题意有3nx1.8h(n1,2,3,),x,x,得r1(1),n3.5.即n1时,v;n2时,v;n3时,v.答案:(1)方向竖直向上(2)(96)(3)3.如图所示,有抱负边界的匀强磁场方向垂直纸面对外,磁感应强度大小为B,某带电粒子的比荷(电荷量与质量之比)为k,由静止开头经电压为U的电场加速后,从O点垂直射入磁场,又从P点穿出磁场下列说法正确的是(不计粒子所受重力)()A假如只增加U,粒子可以从dP之间某位置穿出磁场B假如只减小B,粒子可以从ab边某位置穿出磁场C假如既减小U又增加B,粒子可以从bc边某位置穿出磁场D假如只增加k,粒子可以从dP之
5、间某位置穿出磁场解析:由题意可知qUmv2,k,r,解得r,对于选项A,只增加U,r增大,粒子不行能从dP之间某位置穿出磁场;对于选项B,粒子电性不变,不行能向上偏转;对于选项C,既减小U又增加B,r减小,粒子不行能从bc边某位置穿出磁场;对于选项D,只增加k,r减小,粒子可以从dP之间某位置穿出磁场答案:D4.如图所示,在xOy直角坐标平面内,第三象限内存在沿x轴正方向的匀强电场E(大小未知),y轴右侧存在一垂直纸面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)由A点(a,0)以确定初速度v0竖直向下抛出,粒子到达y轴上的C点时,其速度方向与y轴负方向夹角为45,粒子经磁场偏转后从y的
6、正半轴上某点穿出又恰好击中A点求:(1)电场强度E的大小;(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向;(3)粒子从A动身到回到A经受的时间t.解析:(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动,设运行时间为t1,则at,OCv0t1令粒子在C点速率为v,有t1v0,vv0联立得OC2a,t1,E.(2)设粒子在y轴正半轴上的D点射出磁场粒子在磁场中做匀速圆周运动,由左手定则可判定磁场方向垂直纸面对里,从D点射出时与y轴也成45角,所以ODOAa.可知CDrOCOD3a,即ra.由Bqvm得B,联立得B.(3)设粒子在磁场中的运行时间为t2,则t2.粒子从D到A的运行时间为t3,则t3.所以粒子运行的总时间
7、tt1t2t3a.答案:(1)(2)方向垂直纸面对里(3)a5.如图所示,在水平放置、半径为r m的圆桶内有平行于圆桶中心轴线的匀强磁场,磁感应强度大小为B0.1 T,同时存在竖直向上的匀强电场、场强大小为E1 N/C.一质量为m0.1 kg、电荷量为q1 C的带正电粒子从中心轴线上的P点沿垂直于轴线方向以速度v1 m/s射向桶壁,经过一段时间带电粒子经过P点已知与桶壁碰撞时带电粒子没有电荷量和能量损失,重力加速度g取10 m/s2.求:(1)粒子从P点开头运动到经过P点的最短路程;(2)粒子从P点开头运动到经过P点所需的时间解析:(1)带电粒子所受重力Gmg1 N(方向竖直向下)、电场力Fq
8、E1 N(方向竖直向上),此二力平衡,则带电粒子在洛伦兹力作用下在匀强磁场中做匀速圆周运动粒子由洛伦兹力供应向心力有qvBm,则粒子做圆周运动的轨道半径R,解得R1 m.作出带电粒子的运动轨迹如图所示,粒子沿1运动个周期到A,与桶壁碰撞后沿2(经过P)、3运动个周期到F,沿4(经过P)、5运动个周期到D,沿6(经过P)、7运动个周期到C,沿8运动个周期到P点,之后重复前面的过程运动周期T,得T2 s.相邻两次经过P点的路程等于圆周运动的半个周长,此时路程最短,为L2R/23.14 m.(2)由以上分析可知每经过T经过一次圆心P.带电粒子从P点开头运动到经过P点所需时间tTk,k为正整数,代入数
9、据解得tk s(k为正整数)答案:(1)3.14 m(2)k s(k为正整数) 课时跟踪训练计算题1.用绝缘材料制成的半径为R的圆桶如图所示放置,AC为水平直径,30,其内部有一垂直纸面对外的匀强磁场,磁感应强度为B.PDT是过圆上D点的水平线,其上方存在一竖直向下的匀强电场,一电荷量为q、质量为m的粒子从A点以确定初速度沿AO射入匀强磁场中,粒子与桶壁弹性碰撞一次后恰从D点飞入匀强电场中,并从M点水平射出已知MT两点的距离为R/2,不计粒子的重力求:(1)粒子的初速度v0;(2)电场强度E的大小;(3)粒子从A到M点的时间t.解析:粒子运动轨迹如图所示,则AOQ120且粒子从D点出射时与DT
10、成60角(1)由图知tan 30.而Bqv0m,联立得v0.(2)在电场中由运动的合成与分解得t,v0sin 60t2,联立得t2,E.(3)粒子在磁场中运行的时间设为t1,则t12,所以粒子从A到M点的时间tt1t2m.答案:(1)(2)(3)m2.如图所示,在一宽度D16 cm的区域内,同时存在相互垂直的匀强磁场B和匀强电场E,电场的方向竖直向上,磁场的方向垂直纸面对外一束带电粒子以速度v0同时垂直电场和磁场的方向射入时,恰不转变运动方向若粒子束射入时只有电场,可测得粒子穿过电场时沿竖直方向向上偏移6.4 cm;若粒子束射入时只有磁场,则粒子离开磁场时偏离原方向的距离是多少?不计粒子的重力
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