高考物理经典习题:第10章磁场 热点强化练12 带电粒子在复合场中的运动(含解析)
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1、热点强化练12 带电粒子在复合场中的运动(时间:40分钟)1. (2020北京市丰台区二模)如图1所示,一质量为m、电荷量为q的带电粒子在电势差为U的加速电场中由静止释放,随后进入磁感应强度为B的有界匀强磁场中,射出磁场时速度方向与进入磁场时的速度方向夹角为30,不计带电粒子的重力。求:图1(1)粒子刚进入磁场时的速度v;(2)粒子在磁场中做圆周的运动半径R;(3)有界磁场的宽度d。答案(1)(2)(3)解析(1)粒子在电场中加速运动,根据动能定理有qUmv2,可得v。(2)粒子在磁场中做圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力qvBm可得R(3)在磁场中,根据几何关系有dRsin 可得d。2.如图2
2、所示,质量为m1 kg、电荷量为q5102 C的带正电的小滑块,从半径为R图20.4 m的固定光滑绝缘圆弧轨道上由静止自A端滑下。整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中。已知E100 V/m,方向水平向右,B1 T,方向垂直纸面向里,g取10 m/s2,求:(1)滑块到达C点时的速度;(2)在C点时滑块所受洛伦兹力;(3)在C点滑块对轨道的压力。答案(1)大小为2 m/s,方向水平向左(2)大小为0.1 N,方向竖直向下(3)大小为20.1 N,方向竖直向下解析以滑块为研究对象,自轨道上A点滑到C点的过程中,受重力mg,方向竖直向下;静电力qE,方向水平向右;洛伦兹力F洛qvB,方向始
3、终垂直于速度方向。(1)滑块从A到C的过程中洛伦兹力不做功,由动能定理得mgRqERmv得vC2 m/s,方向水平向左。(2)根据洛伦兹力公式得FqvCB510221 N0.1 N,由左手定则知方向竖直向下。(3)在C点,由牛顿第二定律得FNmgqvCBm得FNmgqvCBm20.1 N由牛顿第三定律可知,滑块对轨道的压力大小为20.1 N,方向竖直向下。3.(2020山西阳泉市上学期期末)如图3所示,直线PQ的左边为磁感应强度为B的匀强磁场,右边为电场强度为E的匀强电场。一带电荷量为q(q0)、质量为m的粒子从MN上的C点沿与MN成60角的方向,以速度v射入匀强磁场,在磁场中发生偏转后从D点
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