高考物理模拟新题精选分类解析（第12期）专题20 带电粒子在交变电场、磁场中运动

发布时间：2018-12-16 20:41:49 来源：文档文库

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2013高考物理模拟新题精选分类解析（第12期）专题20 带电粒子在交变电场、磁场中运动

1、（17分）（2013年5月山东省日照市二模）如图所示，在xOy平面内存在均匀、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、沿y轴正方向电场强度为正）。在t=0时刻由原点O发射初速度大小为word/media/image1_1.png，方向沿y轴正方向的带负电粒子。

已知u0、t0、B0,粒子的比荷word/media/image3_1.png，不计粒子的重力。

（1）word/media/image4_1.png时，求粒子的位置坐标；

（2）若t=5t0时粒子回到原点，求0～5t0时间内粒子距x轴的最大距离；

（3）若粒子能够回到原点，求满足条件的所有E0值。

2．（20分）（2013年5月通州区高三年级模拟）电子扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电场的极板由相距为d的两块水平平行放置的导体板组成，如图甲所示。大量电子由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间OO＇射入偏转电场。当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0；当在两板间加最大值为U0、周期为2t0的电压（如图乙所示）时，所有电子均能从两板间通过，然后进入竖直宽度足够大的匀强磁场中，最后打在竖直放置的荧光屏上。已知磁场的磁感应强度为B，电子的质量为m、电荷量为e，其重力不计。

（1）求电子离开偏转电场时的位置到OO＇的最小距离和最大距离；

（2）要使所有电子都能垂直打在荧光屏上，

①求匀强磁场的水平宽度L；

1 求垂直打在荧光屏上的电子束的宽度word/media/image9_1.png。

2

3．（18分）（2013湖北模拟）如甲图所示，在Ⅰ、Ⅱ两处区域有磁感强度均为B的匀强磁场，磁场方向相反且垂直纸面，两磁场边界平行，与水平方向夹角45°，两磁场间紧靠边界放置长为L，间距为d的平行金属板M、N，磁场边界上的O点与N板在同一水平面上，O1O2为平行板的中线。在两板间存在如图乙所示的交变电场（取竖直向下为正方向）。某时刻从O点竖直向上同时发射两个相同的粒子a和b，质量为m，电量为+q，初速度不同。粒子a在图乙中的t=word/media/image12_1.png时刻，从O1点水平进入板间电场运动，由电场中的O2点射出。粒子b恰好从M板左端进入电场。不计粒子重和粒子间相互作用，求

（1）粒子a、b从Ⅰ磁场边界射出时的速度va、vb；

（2）粒子a从O点进入Ⅰ磁场到射出Ⅱ磁场运动的总时间；

（3）如果交变电场的周期word/media/image14_1.png，要使粒子b能够穿出板间电场，则电场强度大小E0满足的条件。

3．（18分）

解：（1）如图所示，粒子a、b在磁场中均转过90°，平行于金属板进入电场。

4．（18分）（2013黑龙江哈九中四模）如下左图所示，真空中有两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有正对的小孔O1和O2，金属板C、D接在正弦交流电源上，两板间的电压uCD随时间t变化的图线如下右图所示。t=0时刻开始，从D板小孔O1处连续不断飘入质量为m=3.2×10-25kg，电荷量为q=1.6×10-19C的带正电的粒子（设飘入速度很小，可视为零）。在C板外侧有以MN为上边界CM为左边界的匀强磁场，MN与C金属板平行，相距d=10cm，O2C的长度L=10cm，匀强磁场磁感应强度的大小为B=0.10T，方向如图所示，粒子的重力及粒子间相互作用力忽略不计。平行金属板C、D之间的距离足够小，粒子在两板间的运动时间可忽略不计。求：

⑴带电粒子经小孔O2进入磁场后，能飞出磁场边界MN的最小速度为多大？

⑵从0到0.04s末时间内哪些时间段飘入小孔O1的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN？

⑶磁场边界MN有粒子射出的长度范围有多长。（计算结果保留三位有效数字）k+s-5#u

5．（2013山东省德州市考前训练题5）如图7－12a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷＝106 C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过×10－5 s后，电荷以v0＝1.5×104 m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图7－12b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t＝0时刻)．求：