2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-3-9 带电粒子在组合场、叠加场中的运动（含解析）新人教版.doc

‎【优化探究】2015高考物理二轮专题复习 素能提升 ‎1-3-9‎ 带电粒子在组合场、叠加场中的运动（含解析）新人教版 ‎1.(2014年高考大纲全国卷)如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向．在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场．不计重力．若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求：‎ ‎(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值；‎ ‎(2)该粒子在电场中运动的时间．‎ 解析：(1)如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动．设磁感应强度的大小为B，粒子质量与所带电荷量分别为m和q，圆周运动的半径为R0.由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得 qv0B＝m①‎ 由题给条件和几何关系可知R0＝d②‎ 设电场强度大小为E，粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度大小为ax，在电场中运动的时间为t，离开电场时沿x轴负方向的速度大小为vx.由牛顿第二定律及运动学公式得 Eq＝max③‎ vx＝axt④‎ t＝d⑤‎ 由于粒子在电场中做类平抛运动(如图)，有 tan θ＝⑥‎ 联立①②③④⑤⑥式得 ＝v0tan2θ⑦‎ ‎(2)联立⑤⑥式得 t＝.‎ - 12 -‎ 答案：(1)v0tan2θ　(2) ‎2．(2014年高考重庆卷)如图所示，在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，KL为上下磁场的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高h处分别有P、Q两点，NS和MT间距为1.8h.质量为m、带电量为＋q的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为g.‎ ‎(1)求电场强度的大小和方向；‎ ‎(2)要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值；‎ ‎(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值．‎ 解析：(1)设电场强度大小为E.‎ 由题意有mg＝qE 得E＝，方向竖直向上．‎ ‎(2)如图甲所示，设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为vmin，对应的粒子在上、下区域的运动半径分别为r1和r2，圆心的连线与NS的夹角为φ.‎ 由r＝ 有r1＝，r2＝＝r1.‎ 由(r1＋r2)sin φ＝r2，‎ r1＋r1cos φ＝h，‎ - 12 -‎ 得vmin＝(9－6).‎ ‎(3)如图乙所示，设粒子入射速度为v，粒子在上、下方区域的运动半径分别为r1和r2，粒子第一次通过KL时距离K点为x.‎ 由题意有3nx＝1.8h(n＝1,2,3，…)，‎ x≥，‎ x＝，‎ 得r1＝(1＋)，n