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

图乙所示．这就为进一步实现正、负电子的对撞做好了准备．求电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B大小

【来源】2019年天津市滨海新区塘沽一中高三三模理综物理试卷

2B0Rsine2B02R22mc2e2B0Ue2B02R2 ；(2) ；(3)【答案】(1) v?，E??n 2mmhh?md【解析】 【详解】

mv02 解：(1)正、负电子在回旋加速器中磁场里则有：evB0?R解得正、负电子离开回旋加速器时的速度为：v0??eB0R me2B02R212 正、负电子进入对撞机时分别具有的能量：E?mv0?22m正、负电子对撞湮灭时动量守恒，能量守恒，则有：2E?2mc2?hv

e2B02R22mc2 正、负电子对撞湮灭后产生的光子频率：v??mhh(2) 从开始经回旋加速器加速到获得最大能量的过程，设在电场中加速n次，则有：

neU?1mv02 2eB02R2解得：n?

2mU 正、负电子在磁场中运动的周期为：T?2?m eB0?B0R2n 正、负电子在磁场中运动的时间为：t?T?22UWEe2B0UD型盒间的电场对电子做功的平均功率：P???

tt?m (3)设电子在匀强磁场中做圆周运动的半径为r，由几何关系可得rsin?n?d 2解得：

r?d2sin?

nmv02根据洛伦磁力提供向心力可得：ev0B?

r电磁铁内匀强磁场的磁感应强度B大小：

B?2B0Rsind?n

8．在平面直角坐标系xOy中，第Ⅱ、Ⅲ象限y轴到直线PQ范围内存在沿x轴正方向的匀强电场，电场强度大小E?500N/C，第I、Ⅳ象限以?0.4,0?为圆心，半径为圆形范围内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度B?0.5T.大量质量为

的

m?1?10?10kg，电荷量q?1?10?6C的带正电的粒子从PQ上任意位置由静止进入电

场．已知直线PQ到y轴的距离也等于R．不计粒子重力，求：

（1）粒子进入磁场时的速度大小；

（2）若某个粒子出磁场时速度偏转了120o，则该粒子进入电场时到y轴的距离h多大？ （3）粒子在磁场中运动的最长时间．

【来源】天津市耀华中学2019届高三高考二模物理试题 【答案】（1）2000m/s（2）0.2m（3）2??10?4s 【解析】 【详解】

（1）粒子在电场中加速，则有：EqR?解得：v?2000m/s

12mv 2v2（2）在磁场中，有：qvB?m

r解得： r?0.4m?R

即正好等于磁场半径，如图，轨迹圆半径与磁场圆半径正好组成一个菱形

由此可得h?Rsin30??0.2m

（3）无论粒子从何处进入磁场，（2）中菱形特点均成立，所有粒子均从同一位置射出磁场，故tmax?T?m??2??10?4s 2Bq

9．如图1，光滑绝缘水平平台MNQP为矩

形， GH∥PQ，MP=NQ=1m，MN=GH=PQ=0.4m，平台离地面高度为h=2.45m．半径为R=0.2m的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B=0.05T，方向竖直向上，与MP边相切于A点，与NQ边相切于D点，与GH相切于C点．平台上PGHQ区域内有方向由P指向G的匀强电场，场强大小为E=0.25V/m．平台右方整个空间存在方向水平向右的电场，场强大小也为E=0.25V/m，俯视图如图2．两个质量均为m=2×10-5kg的小球a、b，小球a带正电，电量q=4×10-4C，小球b不带电，小球a、b均可视为质点．小球a从A点正对圆心O射入磁场，偏转90°后离开磁场，一段时间后与静止在平台D点的小球b发生弹性碰撞，碰后两球离开平台，并在此后的运动过程中发生多次弹性碰撞，a球带电量始终不变，碰撞时间忽略不计．已知重力加速度g=10m/s2，π=3.14，不计空气阻力，求：

(1)小球a射入磁场时的速度大小；

(2)从小球a射入磁场到第一次与小球b相碰撞，小球a运动的路程； (3)两个小球落地点与NQ的水平距离．

【来源】【市级联考】重庆市2019届高三5月调研测试（第三次诊断性考试)理综试卷物理试题

【答案】（1）0.2m/s （2）0.636m（3）0.684m 【解析】 【详解】

(1)小球a从A点正对圆心O射入磁场，偏转90°后离开磁场，小球a在洛伦兹力作用下做圆周运动，轨迹如图：

分析得半径R=0.2m

v2由qvB?m

R得：v=0.2m/s

(2)磁场中运动的路程s1=πR=0.628m 电场中加速度a?qE?5m/s2 mv2电场的路程s2?2??0.008m

2a小球a射入磁场到与小球b相碰过程运动的路程s?s1?s2?0.636m (3)a、b球弹性碰撞，质量相等每一次碰撞速度交换． D点碰后，两球速度分别为vaD=0，vbD=0.2m/s 此后两球抛离平台，竖直方向均做自由落体运动

2hgt2?0.7s 由h?得，两小球在空中运动时间t?g2水平方向：b球匀速运动，a球加速运动，加速度a?qE?5m/s2 m每次碰到下一次碰撞，两球位移相等，v—t图如图所示：