高考物理命题潜规则解密专项39带电粒子在电场中加速磁场中的.docx
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高考物理命题潜规则解密专项39带电粒子在电场中加速磁场中的
2019高考物理命题潜规则解密:
专项39带电粒子在电场中加速磁场中的
规那么验证:
2017重庆理综第25题、2017山东理综第25题
命题规律:
带电粒子在电场中加速、在磁场中的偏转是带电粒子在电磁场中运动的重要题型,是高考考查的重点和热点,带电粒子在电场中加速、在磁场中的偏转常常以压轴题出现,难度大、分值高、区分度大。
命题分析
考查方式一考查带电粒子在恒定电场中加速、偏转、在匀强磁场中的偏转
【命题分析】带电粒子在恒定电场中加速后进入偏转电场、然后进入匀强磁场中的偏转是高考常考题型,此类题过程多,应用知识多,难度大。
典例1〔2017重庆理综第25题〕如图1,离子源A产生的初速为零、带电量均为E、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场.HO=D,HS=2D,∠MNQ=90°.〔忽略粒子所受重力〕
〔1〕求偏转电场场强E0的大小以及HM与MN的夹角φ;
〔2〕求质量为M的离子在磁场中做圆周运动的半径;
〔3〕假设质量为4M的离子垂直打在NQ的中点S1处,质量为16M的离子打在S2处.求S1和S2之间的距离以及能打在NQ上的正离子的质量范围.
考查方式二考查带电粒子在交变电场中加速、在匀强磁场中的偏转
【命题分析】带电粒子在交变电场中加速后进入匀强磁场中偏转一般难度较大,常常作为压轴题,考查学生的综合能力。
典例2〔2017山东理综第25题〕如图2甲所示,建立OXY坐标系,两平行极板P、Q垂直于Y轴且关于X轴对称,极板长度和板间距均为L,第【一】四象限有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于OXY平面向里.位于极板左侧的粒子源沿X轴向右连续发射质量为M、电量为+Q、速度相同、重力不计的带电粒子.在0~3T0时间内两板间加上如图1乙所示的电压〔不考虑极边缘的影响〕.T=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在T0时刻经极板边缘射入磁场.上述M、Q、L、T0、B为量.〔不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况〕
求电压U0的大小.
求T0/2时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径.
何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?
求此最短时间.
【2018模拟题精选训练题】
〔2018年5月江苏省苏北四市联考〕在如下图XOY坐标系第一象限的三角形区域〔坐标如图中所标注〕内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在X轴下方有沿+Y方向的匀强电场,电场强度为E。
将一个质量为M、带电荷量为+Q的粒子〔重力不计〕从P〔-A,0〕点由静止释放。
由于X轴上存在一种特殊物质,使粒子每经过一次X轴后速度大小变为穿过前的
倍。
欲使粒子能够再次经过X轴,磁场的磁感应强度B0最小是多少?
在磁感应强度等于第〔1〕问中B0的情况下,求粒子在磁场中的运动时间;
假设磁场的磁感应强度变为第〔1〕问中B0的2倍,求粒子运动的总路程。
2.(19分)〔2018年4月石家庄模拟〕如下图,M、N为加速电场的两极板,M板中心有一小孔Q,其正上方有一半径为R1=1M的圆形磁场区域,圆心为0,另有一内半径为R1,外半径为R2=
M的同心环形磁场区域,区域边界与M板相切于Q点,磁感应强度大小均为B=0.5T,方向相反,均垂直于纸面。
一比荷Q/M=4×107C/KG带正电粒子从N板的P点由静止释放,经加速后通过小孔Q,垂直进入环形磁场区域。
点P、Q、O在同一竖直线上,不计粒子的重力,且不考虑粒子的相对论效应。
(1)假设加速电压U1=1.25×106V,求粒子刚进入环形磁场时的速率V0
(2)要使粒子能进入中间的圆形磁场区域,加速电压U2应满足什么条件?
(3)在某加速电压下粒子进入圆形磁场区域,恰能水平通过圆心O,之后返回到出发点P,求粒子从Q孔进人磁场到第一次回到Q点所用的时间。
3、〔18分〕〔2018·山东菏泽三模〕如下图,在一底边长为2L,θ=45°的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场.现有一质量为M,电量为Q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从O点垂直于AB进入磁场,不计重力与空气阻力的影响.
〔1〕粒子经电场加速射入磁场时的速度?
〔2〕磁感应强度B为多少时,粒子能以最大的圆周半径偏转后打到OA板?
〔3〕增大B,可延长粒子在磁场中的运动时间,求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与AB板碰撞的作用时间,设粒子与AB板碰撞前后,电量保持不变并以相同的速率反弹)
4、(18分)〔2018年4月山东德州二模〕如下图,质量为M带电量为+Q的带电粒子(不计重力),从左极板处由静止开始经电压为U的加速电场加速后,经小孔O1进入宽为L的场区,再经宽为
L的无场区打到荧光屏上。
O2是荧光屏的中心,连线O1O2与荧光屏垂直。
第一次在宽为L整个区域加入电场强度大小为E、方向垂直O1O2竖直向下的匀强电场;第二次在宽为L区域加入宽度均为
L的匀强磁场,磁感应强度大小相同、方向垂直纸面且相反。
两种情况下带电粒子打到荧光屏的同一点。
求:
(1)带电粒子刚出小孔O1时的速度大小;
(2)加匀强电场时,带电粒子打到荧光屏上的点到O2的距离D;
(3)左右两部分磁场的方向和磁感应强度B的大小。
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