2019年高考物理名校模拟试题分项解析40热点专题17带电粒子在磁场中的运动word版 doc

专题17 带电粒子在磁场中的运动

一．选择题

1．（2019四川成都摸底）如图，在x轴上方存在方向垂直坐标平面向里、磁感应强度大

B小为B的匀强磁场，在x轴下方存在方向垂直坐标平面向外、磁感应强度大小为的匀

2强磁场。一带负电的粒子（不计重力）从原点O以与x轴正方向成30°角的速度v射入磁场，其在x轴上方运动的半径为R。则

A．粒子经偏转一定能回到原点O

2?R 3vC．粒子射入磁场后，第二次经过x轴时与O点的距离为3R

B．粒子完成一次周期性运动的时间为

D．粒子在x轴上方和下方的磁场中运动的半径之比为1：2 【参考答案】 CD

【命题意图】本题考查洛伦兹力、带电粒子在匀强磁场中的运动及其相关知识点。

【正确项分析】粒子射入磁场后，第一次经过x轴时与O点的距离为R，粒子射入磁场后，第二次经过x轴时与O点的距离为d=R+r=3R，选项C正确；粒子在x轴上方和下方的磁场中运动的半径之比为R：r=1：2，选项D正确。

3．（2019四川成都摸底）图示区域有方向竖直向下的匀强电场和水平向里的匀强磁场，一带正电的微粒以水平向右的初速度进入该区域时，恰能沿直线运动。欲使微粒向下偏转，可采用的方法是

A．仅减小入射速度 B．仅减小微粒的质量 C．仅增大微粒的电荷量 D．仅增大磁场的磁感应强度 【参考答案】 A

【命题意图】本题考查带电微粒在复合场中的运动、电场力和洛伦兹力、左手定则及其相关知识点。

二．计算题

1．（14分）（2019四川成都摸底考试）

3如图，平面直角坐标系xOy中，在y>0及y<—L区域存在场强大小相同，方向相反（均

23平行于y轴）的匀强电场，在一L

2E4v0匀强磁场，电场强度与磁感应强度大小之比为?一质量为m、电荷量为q的带正电

B3粒子，经过y轴上的点P1（0，L）时的速率为v0，方向沿x轴正方向，然后经过x轴上

3的点P2（L，0）进入磁场。不计粒子重力。求：

2

（1）粒子到达P2点时的速度大小和方向； （2）粒子第一次从磁场下边界穿出位置的横坐标； （3）粒子从P1点出发后做周期性运动的周期。

【压轴题透析】（1）利用类平抛运动规律得出粒子到达P2点时的速度大小和方向； （2）对粒子从P1到P2，利用动能定理列方程解得匀强电场的电场强度，利用题述电场

E4v0强度与磁感应强度大小之比为?，得出匀强磁场的磁感应强度。利用洛伦兹力等于

B3向心力列方程得出粒子在匀强磁场中运动的轨迹半径，进而得出粒子第一次从磁场下边界穿出位置的横坐标；

（3）分别计算出粒子在各段运动的时间，然后得出粒子从P1点出发后做周期性运动的周期。

【命题意图】本题考查带电粒子在匀强电场中的类平抛运动、在匀强磁场中的匀速圆周运动、动能定理及其相关知识点。

1122

（2）粒子从P1到P2，据动能定理有：qEL＝mv－mv0 （1分）

2228mv0 可得：E?9qL2mv0椐题意解得：B?（1分）

3qLv2据：qvB?m（1分）

r得：（1分）

故粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心为O' 在答图1中，过P2作v方向的垂线交y＝－

3L直线于O'点 2

（3）粒子运动一个周期的轨迹如答图1所示

3L 粒子从P1运动到P2：t1?2v0 又因为：

粒子从P2运动到M：粒子从M运动到N：则：

4. (2019天府大联考)微观领域存在反粒子，反粒子组成的物质叫反物质。物质与反物质两者一旦接触便会湮灭，发生爆炸并产生巨大能量。质子 带正电，反质子带等量负电。在真空中进行质子和反质子湮灭的 一次实验中，利用如图所示的电磁场控制实验过程，在xOy坐标系第一象限有平行于x轴向左、大小未知的匀强电场E，其它象 限有垂直于纸面向里、大小未知的匀强磁场B1，C点在x轴上， A点在y轴上。当质子在C点以速度v0垂直于x轴进入电场的同 时，反质子在O点以某一速度沿x轴负方向进入磁场，它们在y轴上的A点相遇而湮灭。已知OC=2d，OA=d，质子和反质子质量为m，电荷量为q，不计粒子重力和粒子间相互作用的影响。求：

(1)电场强度E和磁感应强度B1的大小之比； (2)反质子的速度vl;

(3)若将第一象限的电场换成垂直于纸面向里的匀强磁场B2=2B1，在不同的时刻分别释放质子和反质子，反质子的速度仍然为vl，要求反质子在穿越y轴进入第一象限时与第一次到达y轴的质子相遇而湮灭，则质子应从C点以多大的速度垂直于x轴进入第一象限？ 【名师解析】.（19分）

（1）设质子在电场运动的加速度为a，反质子做匀速圆周运动的周期为T，经过时间t质子和反质子相遇，则

d=v0t （1分）

2d?12at （12

分）

qE?ma （1分）

t?T?1T （1分） 22?mqB1 （1分）

2E4?0?m?4m?0解得 E?，B1?qd0。 B??

qd1（1分）

（3）设反质子在磁场B2中做匀速圆周运动的半径为R，则

（2分）

解得

R?d 4【解题思路】（1）

粒子运动的轨迹如图（a）所示。（粒子在电场中的轨迹为抛物线，在磁场中为圆弧，上下对称）

（2）粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。设粒子从M点射入时速度的大小为v0，在下侧电场中运动的时间为t，加速度的大小为a；粒子进入磁场的速度大小为v，方向与电场方向的夹角为?（见图（b）），速度沿电场方向的分量为v1，根据牛顿第二定律有