带电粒子在复合场中的运动练习题含答案.docx

一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1.如图所示，在坐标系OXy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场，场强大小为£在其它象限中存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里.A是y轴上的一点，它到坐标原点。的距离为/);C是X轴上的一点，至上的距离为L一质量为m,电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿X轴方向从A点进入电场区域，继而通过C点进入磁场区域.并再次通过A点，此时速度方向与y轴正方向成锐角.不计重力作用.试求：(1)粒子经过C点速度的大小和方向；(2)磁感应强度的大小B.【来源】2007普通高等学校招生全国统一考试(全国卷11)理综物理部分【答案】(1)a=arctan12mhE(2)/r+/-yq【解析】【分析】【详解】试题分析：(1)以a表示粒子在电场作用下的加速度，有夕后二小。加速度沿y轴负方向.设粒子从A点进入电场时的初速度为%,由A点运动到C点经历的时间为3则有：/?=!/2/二卬由式得e,目V2/7设粒子从c点进入磁场时的速度为V,V垂直于X轴的分量匕=7人2mh由式得:设粒子经过C点时的速度方向与X轴的夹角为。，则有tana=%9/7由©式得a=arctan一(2)粒子从C点进入磁场后在磁场中作速率为V的圆周运动.若圆周的半径为R,则有qvB=m匚R设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直，且有比二刀二尺.用?表示可与V轴的夹角，由几何关系得：Rcosfi=RCoSa+h®Rsinp=1Rsina解得r+2L.一广R=yJ41r+T2hl1lmhE由式得：B=/?-+/q2 .如图，绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E,磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑，到达C点时离开MN做曲线运动.A、C两点间距离为h,重力加速度为g.(1)求小滑块运动到C点时的速度大小汽；(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点.已知小滑块在D点时的速度大小为Vd,从D点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到P点时速度的大小Vp.【来源】2015年全国普通高等学校招生统一考试物理(福建卷带解析)【答案】(1)EB(2)(3)v=J'"一田(+金2S-,行【解析】【分析】【详解】小滑块到达C点时离开MN,此时与MN间的作用力为零,对小滑块受力分析计算此时的速度的大小；由动能定理直接计算摩擦力做的功Wf;撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，根据分运动计算最后的合速度的大小；(1)由题意知，根据左手定则可判断，滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力，当洛伦兹力等于电场力q时滑块离开M/V开始做曲线运动，即Bqv=qE£解得：人三B(2)从4到Ct艮据动能定理：nigh-Wf=FF02解得：%=Ingh/?一(3)设重力与电场力的合力为F,由图意知，在D点速度V。的方向与丹也方向垂直，从D到P做类平抛运动，在防向做匀加速运动a=Fm时间内在防向的位移为X=go产从D到P,根据动能定理：可+为=0,其中；山片联立解得：仔啮竺+9Ynr【点睛】解决本题的关键是分析清楚小滑块的运动过程,在与MN分离时，小滑块与MN间的作用力为零,在撤去磁场后小滑块将做类平抛运动，根据滑块的不同的运动过程逐步求解即可.3 .如图所示，X轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上.在XOy平面内有与y轴平行的匀强电场，在半径为R的圆内还有与XOy平面垂直的匀强磁场.在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿X轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度V的带电微粒.发射时，这束带电微粒分布在0VyV2R的区间内.已知重力加速度大小为g.(1)从4点射出的带电微粒平行于X轴从C点进入有磁场区域，并从坐标原点。沿y轴负方向离开，求电场强度和磁感应强度的大小与方向.(2)请指出这束带电微粒与X轴相交的区域，并说明理由.（3）若这束带电微粒初速度变为2v,那么它们与X轴相交的区域又在哪里？并说明理由.【来源】带电粒子在电场中运动压轴大题【答案】（1）,方向沿V轴正方向；，方向垂直Xoy平面向外（2）通过坐标原点后离开；理由见解析（3）范围是x>0;理由见解析【解析】【详解】带电微粒平行于X轴从C点进入磁场，说明带电微粒所受重力和电场力的大小相等，方向相反.设电场强度大小为£由：可得电场强度大小：方向沿V轴正方向；带电微粒进入磁场后受到重力、电场力和洛伦兹力的作用.由于电场力和重力相互抵消，它将做匀速圆周运动.如图（a）所示：考虑到带电微粒是从C点水平进入磁场，过O点后沿y轴负方向离开磁场，可得圆周运动半径；设磁感应强度大小为8,由：可得磁感应强度大小：根据左手定则可知方向垂直xy平面向外；（2）从任一点P水平进入磁场的带电微粒在磁场中做半径为R的匀速圆周运动，如图（b）所示，设P点与点的连线与y轴的夹角为，其圆周运动的圆心Q的坐标为，圆周运动轨迹方程为：而磁场边界是圆心坐标为（O,R）的圆周，其方程为：解上述两式，可得带电微粒做圆周运动的轨迹与磁场边界的交点为或：坐标为的点就是P点，须舍去.由此可见，这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的；带电微粒初速度大小变为2v,则从任一点尸水平进入磁场的带电微粒在磁场中做匀速圆周运动的半径为：带电微粒在磁场中经过一段半径为的圆弧运动后，将在y轴的右方（x>0区域）离开磁场并做匀速直线运动，如图(C)所示.靠近M点发射出来的带电微粒在穿出磁场后会射向X轴正方向的无穷远处：靠近N点发射出来的带电微粒会在靠近原点之处穿出磁场所以，这束带电微粒与X轴相交的区域范围是x>0答：(1)电场强度，方向沿y轴正方向和磁感应强度，方向垂直XOy平面向外.(2)这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的；(3)若这束带电微粒初速度变为2v,这束带电微粒与X轴相交的区域范闱是4.如图，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于Xy平面(纸面)向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从P(X=O,V=/)点以一定的速度平行于X轴正向入射.这时若只有磁场，粒子将做半径为生的圆周运动；若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动.现在，只加电场，当粒子从P点运动到乂=&平面(图中虚线所示)时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与X轴交于M点.不计重力.求：(1)粒子到达X=R。平面时速度方向与X轴的夹角以及粒子到X轴的距离；(2)M点的横坐标以【来源】磁场【答案】(1):(2)0【解析】【详解】(1)做直线运动有，根据平衡条件有：做圆周运动有：只有电场时，粒子做类平抛，有.：Vy=G解得：=VO©粒子速度大小为：,二6。速度方向与X轴夹角为：夕=三粒子与X轴的距离为：1 RH=h+-at2=h+2 2撤电场加上磁场后，有:qSu=团R解得：R=粒子运动轨迹如图所示圆心C位于与速度V方向垂直的直线上，该直线与X轴和y轴的夹角均为：，有几何关系4得C点坐标为：%二2几Ryc=HRq=h©过C作X轴的垂线，在ACDM中:CM=R=y2fR(RCD=yc=(15)c2解得：DM=lctf-CIf=H;+ROh-，做加点横坐标为：/=2R0+ZJ即Y07)5.如图所示，在平面直角坐标系Xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向里的有界矩形匀强磁场区域(图中未画出)：在第二象限内存在沿X轴负方向的匀强电场。一粒子源固定在X轴上坐标为(-L,o)的A点。粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为打的电子，电子通过y轴上的C点时速度方向与y轴正方向成a=45角，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与X轴正方向成夕二15角的射线OM已知电子的质量为m,电荷量为e,不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用)。求：(2)电子在电场和磁场中运动的总时间t(3)矩形磁场区域的最小面积。【来源】湖南省怀化市2019年高考物理一模物理试题>nv2/24？1>【答案】竺二；(2)Hf;2eL%3eB-B【解析】【详解】(1)电子从4到C的过程中，由动能定理得：;；忧一；琢vccos450=%联立解得：£-2eL(2)电子在电场中做类平抛运动，沿电场方向有：乙二号吧其中%=一工cosa由数学知识知电子在磁场中的速度偏向角等于圆心角：电子在磁场中的运动时间：tt=-T2不其中丁二网eB电子在电场和磁场中运动的总时间f二。÷62L17tm联立解得：-1-Vo3eB(3)电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力,最小矩形区域如图所示,O7-C0S 2则有evB=tn-r由数学知识得：CO=2rsingCQ=r2最小矩形区域面积：Siatli=CDCQ联立解得：S7i=J?(竺。2eB6.如图所示，在Xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场，在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场，现有一质量为m、电量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点。射入磁场，其入射方向与X的正方向成45。角.当粒子运动到电场中坐标为(3£,B的P点处时速度大小为vo,方向与X轴正方向相同.求：(1)粒子从0点射入磁场时的速度V:(2)匀强电场的场强区和匀强磁场的磁感应强度物.(3)粒子从。点运动到P点所用的时间.【来源】海南省海口市海南中学2018-2019学年高三第十次月考物理试题L2 八、【答橐】(1 ) V2v0 ； (2) 一Lq【解析】【详解】解：(1)若粒子第一次在电场中到达最高点P,则其运动轨迹如图所示，粒子在。点时的速度大小为V,。O段为圆周，。尸段为抛物线，根据对称性可知，粒子在。点时的速度大小也为L方向与X轴正方向成45。角，可得：%=UCOS450mv（田解得：BO =2mv解得：E=2qL又在匀强电场由。到P的过程中，水平方向的位移为：犬=%乙竖直方向的位移为：y=F=L可得：XQP=2L,OQ=LB由OQ=2Rcos450,故粒子在。段圆周运动的半径：R=2L及R=F在0点时，Vy=Vorfm45。=VO1._2L设粒子从由。到夕所用时间为乙，在竖直方向上有：4:豆二三TTCL粒子从。点运动到0所用的时间为：八2二2L兀L(S+7r)L则粒子从。点运动到尸点所用的时间为：，总=4+%=+T=%4%4v07.如图所示，在直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在边长为2L的正方形abed区域(包括边界)内有方向垂直纸面向外的匀强磁场.一电子从y轴上的A(0,万)点以大小为Vo的速度沿X轴正方向射入电场，已知电子的质量为m、电荷量为e,正方形abed的中心坐标为(3L,0),且ab边与X轴平行，匀强电场的电场强度大I匚mv;小七二一土.eL求电子进入磁场时的位置坐标；若要使电子在磁场中从ab边射出，求匀强磁场的磁感应强度大小B满足的条件.【来源】【全国市级联考】河北省邯郸市2018届高三第一次模拟考试理综物理试题【答案】(2L,0)(2)("+1),O纪V2eLeL【解析】试题分析：电子在电场中做类平抛运动，分别列出竖直和水平方向的方程，即可求出电子进入磁场时的位置坐标；电子从岫边界射出，其运动轨迹的临界状态分别与岫相切和反相切，根据几何关系求出相应半径，由洛伦兹力提供向心力即可求出强磁场的磁感应强度大小8满足的条件.电子在电场中做类平抛运动，轨迹如图所示：则有：竖直方向有：y=*2加速度为：。二竺m1.水平方方向为："二一竖直速度：%=ati所以电子射出电场时的速度方向与X轴成45。角，则电子在电场中沿X轴正方向和沿y轴负3/方向运动的距离分别为L和一，又因为4点的坐标是(0,)，电子在无电场和磁场的22区域内做匀速直线运动，则电子射入磁场区的位置坐标为(21,0)且射入磁场区的速度大小：V=方向与X轴成45°角.(2)分使电子从岫边界射出，其运动轨迹的临界状态分别与岫相切和be相切当运动轨迹与ab相切时，有门+/is/力45。=Z.电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，有：”归二一一解得：BlMo,Le当运动轨迹与be相切时，有：12+3/力45。=2L77V2电子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，有：民二一一解得：及=(无+1刖-2Le匀强磁场的磁感应强度大小8满足的条件：(:+1)3(8+1)”G2LeLe点睹：本题主要考查了带电粒子由电场进入磁场的情况，电子在电场中做类平抛运动，分别列出竖直和水平方向的方程列式分析求解；在磁场中，关键要画出轨迹图分析，根据几何关系求解.8.如图甲所示，在xy平面内有足够大的匀强电场E,在y轴左侧平面内有足够大的磁场，磁感应强度Bi随时间t变化的规律如图乙所示，选定磁场垂直纸面向里为正方向。在V轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场，分布在一个半径为r=0.3m的圆形区域(图中未画出)且圆的左侧与y轴相切，磁感应强度B2=0.8T,t=0时刻，一质量m=8xl-4kg,电荷量q=+2xlCHC的微粒从X轴上Xp=0.8m处的P点以速度V=O.12ms向X轴正方向入射、已知该带电微粒在电磁场区域做匀速圆周运动。(g取10ms2)求电场强度。(2)若磁场15ns后消失，求微粒在第二象限运动过程中离X轴的最大距离：若微粒穿过y轴右侧圆形磁场时速度方向的偏转角最大，求此圆形磁场的圆心坐标仪，y)o【来源】陕西榆林市2019届高考模拟第三次测试理科综合物理试题【答案】E=40N/C,方向竖直向上为加(3)(0.30225)【解析】【详解】因为微粒射入电磁场后做匀速圆周运动受到的电场力和重力大小相等，贝J:qE=mg解得：E=4GNCf方向竖直向上由牛顿第二定律有:tnv八,所以为二卞二06加qBl=10rs从图乙可知在。5公内微粒做匀速圆周运动，在5410乃5内微粒向左做匀速直线运动.在10%15公内微粒又做匀速圆周运动，在15公内微粒向右做匀速直线运动，之后穿过y轴.离X轴的最大距离s,=2凡X2=4凡=2.4/n如图，微粒穿过圆形磁场耍求偏转角最大，入射点A与出射点B的连线必须为磁场圆的直径.由牛顿第二定律，有力也=7寸=0.6m=2r所以最大偏转角为60。所以圆心坐标X=0.30?y=5-rcos6(f-2.4-0.3xw?=2.25/w2即磁场的圆心坐标为(0.30225).9.如图所示，在空间坐标系XVO区域中有竖直向上的匀强电场在一、四象限的正方形区域CDEF内有方向如图所示的正交的匀强电场EZ和匀强磁场氏已知0X%,OC=L,£，=4Eio在负X轴上有一质量为m、电量为+q的金属a球以速度氏沿X轴向右匀速运动，并与静止在坐标原点。处用绝缘细支柱支撑的(支柱与b球不粘连、无摩擦)质量为2m、不带电金属b球发生弹性碰撞。已知外b球体积大小、材料相同且都可视为点电荷，碰后电荷总量均分，重力加速度为g,不计久b球间的静电力，不计入b球产生的场对电场、磁场的影响，求：碰撞后，。、b球的速度大小：。、b碰后，经I="时。球到某位置P点,求P点的位置坐标；(3)0.b碰后，要使b球不从CD边界射出，求磁感应强度8的取值。【来源】【全国百强校】黑龙江省哈尔滨市第三中学校2019届高三上学期期末考试理科综合物理试题12V;八n16ml2【答案】%二一§%,V"=wo:(2)(9g-)；(3)°(或心回3qL【解析】【分析】久b碰撞，由动量守恒和能量守恒关系求解碰后久b的速度；(2)碰后a在电场中向左做类平抛运动，根据平抛运动的规律求解夕点的位置坐标；要使b球不从CD边界射出，求解恰能从C点和点射出的临界条件确定磁感应强度的范围。【详解】(I)o匀速,则mg=qE(T)G、b碰撞，动量守恒Pnb。-nivi,+27Vb(2)机械能守恒二；忸+；(27)U由命得12(2)碰后a、。电量总量平分，则1%=%=y2vo碰后。在电场中向左做类平抛运动，设经时。球到P点的位置坐标为（xy）3gX=Vat,y=-at2©2其中1匚1吆一yi=74®,g由©得2v2V2、.一.乙卜0、，一kOA-/3=一9g9gI故P点的位置坐标为（-9g厂碰撞后对b故b做匀速圆周运动，则qvtJB=2m-2r8/?Vn-3qBJb恰好从C射出，则1.=恰从。射出，则由几何关系产=4Z?+(rL),故要使b不从CD边界射出，则缚取值;好满足O皿或八15qL3qL【点睛】本题考杳带电粒子在电磁场中的运动以及动量守恒定律及能量守恒关系，注意在磁场中的运动要注意几何关系的应用，在电场中注意由类平抛运动的规律求解。10 .如图所示，在Xoy坐标平面内，虚线PQ与X轴正方向的夹角为60。，其右侧有沿y轴正方向的匀强电场：左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为8.一质量为加,带电量为q的带负电的粒子自坐标原点。射入匀强磁场中，经过一段时间后恰好自虚线PQ上的"点沿X轴正方向进入匀强电场，粒子在电场中的运动轨迹与X轴的交点为汽己知0、M两点间的距离为0、N两点间的距离为(乎+1)£,粒子重力不(1)带电粒子自坐标原点0射入匀强磁场的速度大小：(2)匀强电场的电场强度大小；(3)若自0点射入磁场的粒子带正电，粒子的质量、带电量、初速度等都不变，则在粒子离开0点后的运动中第二次与虚线PQ相交的交点坐标.【来源】2019年山东省德州市高三一模物理试卷【答案】(1)必；(2)迹工；(3)(UL).7in62【解析】【详解】(1)粒子在磁场中运动时，yfiE=2rsin60o解得粒子自坐标原点。射入匀强磁场的速度大小修幽m(2)粒子自M到N做类平抛运动沿电场方向：3esin°=-2？垂直电场方向；(与+1)L-y3Lcos600=vti得电场强度£二逆工机(3)若自O点射入磁场的粒子带正电，粒子在磁场中逆时针转过240。后自R点垂直于电离开磁场时X坐标；4=J0530o=一立L氏2y坐标：y=-(r+%力口30o)=-L2粒子进入电场后自R到S做类平抛运动垂直电场方向：X&=IXiJ沿电场方向：，九二”不2777-ta600=-解得:i,二也L,岂1匕,y皓=2LSqB3第二次与虚线尸0的交点S的X坐标：X=XRS+XR=®L6y坐标：)二h+%e=;L则第二次与虚线尸Q的交点S的坐标为(BL,-L)6211 .实验中经常利用电磁场来改变带电粒子运动的轨迹.如图所示，位；(;“)、笊(；)、筑(：”)三种粒子同时沿直线在纸面内通过电场强度为£、磁感应强度为8的及合场区域.进入时点与笊、笊与瓶的间距均为d,射出史合场后进入y轴与MN之间(其夹角为)垂直于纸面向外的匀强磁场区域I,然后均垂直于边界MN射出.虚线M/V与PQ间为真空区域H且PQ与MN平行.已知质子比荷为幺，不计重力.m(1)求粒子做直线运动时的速度大小V:(2)求区域I内磁场的磁感应强度比：(3)若虚线PQ右侧还存在一垂直于纸面的匀强磁场区域in,经该磁场作用后三种粒子均能汇聚于MN上的一点，求该磁场的最小面积S和同时进入复合场的笈、笳运动到汇聚点的时间差ALFailedtodownloadimage:http:/192.168.0.10:808AQBM/201WIV222467258262323A/2224907340759040/STEM/dc3c33cca5564bb396bf46dd7f953dfa.png【来源】江苏省苏州市2019届高三上学期期末阳光指标调研考试物理试题、E,、inE(7r+26)Bd【答案】-(2)(3)一J一BqdBE【解析】【分析】(1)粒子在电磁更合场中做直线运动是匀速直线运动，根据电场力与洛伦兹力平衡，可求粒子的速度大小；(2)由粒子的轨迹与边界垂直，可求轨迹半径，由洛伦兹力提供向心力，可求磁感应强度的大小；(3)由气粒子圆周运动直径可求磁场的最小面枳.根据气、旅得运动周期，结合几何关系，可求气、气到汇聚点的时间差.【详解】(1)由电场力与洛伦兹力平衡，Bqv=Eq解得V=E/B.(2)由洛伦兹力提供向心力，V"Bivq=m-r由几何关系得r=dinE解得F*4iwn7m分析可得然粒子圆周运动直径为3r解得S=nd2由题意得艮=2B12乃，2mn由T=得T=VqBO2冗情由轨迹可知Ati=OTi-Ti)，其中Ti=27t叫At2=4(STc-T:),其中工二227rmqB7)切aAia(兀+26)Bd解得/=/-E12.如图所示，空间存在方向垂直于xy平面向里的匀强磁场，在OVyVd的区域I内的磁感应强度大小为8,在yd的区域Il内的磁感应强度大小为28.一个质量为m、电荷量为-q的粒子以速度幽从。点沿V轴正方向射入区域I.不计粒子重力.mXXXXXXX区XXXXXXX域（6条粒子在区域【中运动向轨道半径：若粒子射入区域I时的速度为迦“，求粒子打在X轴上的位置坐标，并求出此过m程中带电粒子运动的时间；若此粒子射入区域I的速度Y幽，求该粒子打在X轴上位置坐标的最小值.Ill【来源】江苏省苏锡常镇四市2019届高三第二次模拟考试物理试题【答案】4二火2）OP=（4近卜/,=箸X351【解析】【分析】【详解】(1)带电粒子在磁场中运动，洛仑磁力提供向心力：qv0B=mr把二幽，代入上式，解得：R=dni当粒子射入区域I时的速度为y=2%时，如图所示在以段圆周运动的圆心在半径为q = 2d在48段圆周运动的圆心在半径为R = d在8P段圆周运动的圆心在03,半径为凡二2d可以证明ABP03为矩形,则图中0 :30 ,由几何知识可得:003 = Zdcos 30 二乖 d所以：Oq=2d &/匚匚 1*1 业: 7. ÷T r v'4> L. IvI A 明 乂 AJ= CC- CCC . Ce/ ,c a粒子在OA段运动的时间为:30 27rm _ mi360 B 6B粒子在A8段运动的时间为C =粒子在BP段运动的时间为八二4二30 27rm _ 7im360 . CJB aB2在此过程中粒子的运动时间：/ = 24+八二理3qB可得粒子打在X轴上位置坐标：X=2(H-J箱)+化简得：3店-4咫+丁÷/=09A21把上式配方：3Rx/-f-cf=OI3J3化简为：3(尺一2二)=-hd>O1 3J3则当R=-X时，位置坐标1取最小值：X.=a3J3nun-13.如图所示，一束质量为m、电荷量为q的粒子，恰好沿直线从两带电平行板正中间通过，沿圆心方向进入右侧圆形匀强磁场区域，粒子经过圆形磁场区域后，其运动方向与入射方向的夹角为6(弧度).已知粒子的初速度为V。，两平行板间与右侧圆形区域内的磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向内，两平行板间距为d,不计空气阻力及粒子重力的影响，求：两平行板间的电势差U:(2)粒子在圆形磁场区域中运动的时间t:圆形磁场区域的半径R.【来源】甘肃省张掖市2019届高三上学期第一次联考理科综合试题(物理部分)a0【答案】(I)U=BVOd;(2)；(3)R=WVotan2qB【解析】【分析】(1)由粒子在平行板间做直线运动可知洛伦兹力和电场力平衡，可得两平行板间的电势差.(2)在圆形磁场区域中，洛伦兹力提供向心力，找到转过的角度和周期的关系可得粒子在圆形磁场区域中运动的时间.(3)由几何关系求半径R.【详解】由粒子在平行板间做直线运动可知，Bv°q=qE,平行板间的电场强度E=g,解得两平行a板间的电势差：U=Bvod在圆形磁场区域中，由洛伦兹力提供向心力可知：v-Bvoq=mr27rr同时有T二%粒子在圆形磁场区域中运动的时间t=T24Om解得t=BqU_由几何关系可知：rtany=R,0_解得圆形磁场区域的半径RmoUn2投14.如图所示，半径为广的圆形匀强磁场区域I与X轴相切于坐标系的原点。,磁感应强度为8。，方向垂直于纸面向外.磁场区域I右侧有一长方体加速管，加速管底面宽度为2r,轴线与X轴平行且过磁场区域【的圆心，左侧的电势比右侧高.在加速管出Il下侧距离分处放置一宽度为2r的荧光屏.加速管右侧存在方向垂直于纸面向外磁感应强度也为8。的匀强磁场区域Il.在。点处有一个粒子源，能沿纸面向y>0的各个方向均匀地发射大量质量为m、带电荷量为q且速率相同的粒子，其中沿V轴正方向射入磁场的粒子，恰能沿轴线进入长方形加速管并打在荧光屏的中心位置.(不计粒子重力及其相互作用)(1)求粒子刚进入加速管时的速度大小vo;(2)求加速电压U;(3)若保持加速电压U不变，磁场H的磁感应强度8=09B0,求荧光屏上有粒子到达的范围？【来源】江苏省扬州市高邮市2018-2019学年度第二学期高三年级阶段性物理调研试题qB()r3qBi14【答案】(1)%=(2)=一(3)7n2m9【解析】【分析】由运动方向通过几何关系求得半径，进而由洛伦兹力作向心力求得速度；再由几何关系求得半径，由洛伦兹力作向心力联立两式求得粒子速度，应用动能定理求得加速电压；先通过几何关系求得粒子在加速管中的分布，然后由粒子运动的半径及几何关系求得可打在荧光屏上的粒子范围；【详解】解：(1)磁场区域【内粒子运动轨道半径为：刖二丁Boqvo-m-q7()yvo=粒子在磁场区域Il的轨道半径为:您=2rP2Bqv-m«2V=2vo11由动能定理得：;解得：U=2%粒子经磁场区域【后，其速度方向均与X轴平行；经证明可知：OOlCo2是菱形，所以CO2和y轴平行，V和X轴平行Aj/m1020磁场H的磁感应强度B1减小10%,即=2,r2=ri=r荧光屏上方没有粒子到达的长度为:d=2r2-2r2=14即荧光屏上有粒子到达的范围是：距上端或处到下端，总长度百丁15.磁流体发电的工作原理示意如图.图中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为/、。、，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻R相连.整个发电导管处于匀强磁场中，磁感应强度为8,方向如图垂直前后侧面.发电导管内有电阻率为夕的高温高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出.由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势.已知气体在磁场中的流速为匕(2)磁流体发电机对外供电时克服安培力做功的功率/多大；(3)磁流体发电机对外供电时的输出效率.【来源】【全国百强校】天津市实验中学2019届高三考前热身训练物理试题R叱E-Jxioo%【答案】(1)&/(2)介pa(3)ppaR+后历【解析】【详解】解：磁流体发电机的电动势：E=BavE(2)回路中的电流：1=-R+r发电机内阻：丁bl受到的安培力：F=BIa克服安培力做功的功率：P=Fv克服安培力做功的功率：P曲”bl磁流体发电机对外供电时的输出效率：El外电压：U=IR磁流体发电机对外供电时的输出效率:xlOO%R+T