高考物理试卷分类汇编物理带电粒子在复合场中的运动(及答案)及解析

4【答案】(1)U0?2.16?10V (2)?x?0.04m (3)x?0.1425m

【解析】 【分析】 【详解】

(1)对于t=0时刻射入极板间的粒子：

l?v0T T?1?10?7s

y1?1T2a() 22T 2T 2vy?ay2?vyd?y1?y2 2Eq?ma

E?U0 d3TT时刻射出的粒子打在x轴上水平位移最大：xA?v0 224解得：U0?2.16?10V

(2)t?nT?所放荧光屏的最小长度?x?xA?l即：?x?0.04m (3)不同时刻射出极板的粒子沿垂直于极板方向的速度均为vy. 速度偏转角的正切值均为：tan??vyv0 ??37

cos37?v0 vv?1?106m/s

即：所有的粒子射出极板时速度的大小和方向均相同.

v2qvB?m

RR?r?0.03m

由分析得，如图所示，所有粒子在磁场中运动后发生磁聚焦由磁场中的一点B离开磁场.

由几何关系，恰好经N板右边缘的粒子经x轴后沿磁场圆半径方向射入磁场，一定沿磁场圆半径方向射出磁场；从x轴射出点的横坐标：xC?xA?R tan53?xC?0.1425m.

由几何关系，过A点的粒子经x轴后进入磁场由B点沿x轴正向运动. 综上所述，粒子经过磁场后第二次打在x轴上的范围为：x?0.1425m

9．如图1所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面內，O为圆心，GH为大圆的水平直径两圆之间的环形区域（I区）和小圆内部（II区）均存在垂直圆面向里的匀强磁场．间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔．一质量为m，电最

d处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H点2紧靠大圆内侧射入磁场，不计粒子的重力．

为+q的粒子由小孔下

（1）求极板间电场强度的大小E； （2）若I区、II区磁感应强度的大小分别为过H点，试求出这段时间t；：

（3）如图2所示，若将大圆的直径缩小为3D，调节磁感应强度为B0（大小未知），并

2mv4mv、，粒子运动一段时间t后再次经qDqD将小圆中的磁场改为匀强电场，其方向与水平方向夹角成60?角，粒子仍由H点紧靠大圆内侧射入磁场，为使粒子恰好从内圆的最高点A处进入偏转电场，且粒子在电场中运动的时间最长，求I区磁感应强度B0的大小和II区电场的场强E0的大小? 【来源】【全国百强校】天津市新华中学2019届高三高考模拟物理试题

5.5?Dmv23mv83mv2【答案】（1）（2）（3）；

vqdqB9qD【解析】 【详解】

解：(1)粒子在电场中运动，由动能定理可得：qEd12?mv 22mv2解得：E?

qdv2(2)粒子在I区中，由牛顿第二定律可得：qvB1?m

R1其中B1?2?vv，R1? qD2v2粒子在II区中，由牛顿第二定律可得：qvB2?m

R2其中B2?4mvD，R2? qD4T1?2?R12?R2,T2?， vv由几何关系可得：?1?120?

?2?180?

t1?t2?2?1T1 360??2360?T2

t?6?t1?t2?

解得：t?5.5?D v

(3)由几何关系可知：r2?(解得：r?D23D)?(?r)2 223D 3v2由牛顿第二定律可得：qvB0?m

r解得：B0?3mv qBD3

cos??2?r2解得：??30?，则粒子速度方向与电场垂直

D(1?sin?)?vt 2D1cos??at2 22E0q?ma

83mv2解得：E0? 9qD