《2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型 專題3.7 帶電粒子在交變場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（1）學(xué)案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型 專題3.7 帶電粒子在交變場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（1）學(xué)案.doc（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專題3.7 帶電粒子在交變場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（1） 交變場(chǎng)是指電場(chǎng)、磁場(chǎng)在某一區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間作周期性變化，帶電粒子在交變場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題涉及的物理過(guò)程比較復(fù)雜，情景多元，深入考查綜合分析能力，是高考的熱點(diǎn)題型。 求解這類問(wèn)題時(shí)首先要明確是電場(chǎng)做周期性變化還是磁場(chǎng)做周期性變化，亦或是電場(chǎng)、磁場(chǎng)都做周期性變化，一般按如下思路分析： 【典例】如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、＋y軸方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向)。在t＝0時(shí)刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為v0，方向沿＋y軸方向的帶負(fù)電粒子(不計(jì)重力)。其中已知v0、t0、B0、E0，且E0＝，粒子的比荷＝，x軸上有一點(diǎn)A，坐標(biāo)為。 (1)求時(shí)帶電粒子的位置坐標(biāo)。 (2)粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中偏離x軸的最大距離。 (3)粒子經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)過(guò)A點(diǎn)。 【答案】　(1)　(2)1.5v0t0＋　(3)32t0 【解析】　(1)在0～t0時(shí)間內(nèi)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得： qB0v0＝mr1＝m 得：T＝＝2t0，r1＝＝ 則在時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角α＝，所以在t＝時(shí)，粒子的位置坐標(biāo)為：。 (2)在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后的速度為v，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 v＝v0＋t0＝2v0 運(yùn)動(dòng)的位移：x＝t0＝1.5v0t0 在2t0～3t0時(shí)間內(nèi)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑： r2＝2r1＝ 故粒子偏離x軸的最大距離：h＝x＋r2＝1.5v0t0＋。 【跟蹤訓(xùn)練】 1．在第一象限(含坐標(biāo)軸)內(nèi)有垂直xOy平面周期性變化的均勻磁場(chǎng)，規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎艌?chǎng)變化規(guī)律如圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0，變化周期為T(mén)0.某一正粒子質(zhì)量為m、電量為q在t＝0時(shí)從0點(diǎn)沿x軸正向射入磁場(chǎng)中．若要求粒子在t＝T0時(shí)距x軸最遠(yuǎn)，則B0的值為(　　) A． B． C． D． 【答案】D 【解析】粒子在磁場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，則： ， 所以： 粒子運(yùn)動(dòng)的周期： 要求在T0時(shí)，粒子距x軸最遠(yuǎn)．如圖作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡 設(shè)兩段圓弧的圓心的連線與y軸夾角為θ，P點(diǎn)的縱坐標(biāo)為y，圓心O2到y(tǒng)軸之間的距離為x，則由幾何關(guān)系，得： ， 因?yàn)榱Ｗ釉诘谝幌笙迌?nèi)運(yùn)動(dòng)， 由題意根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系知，當(dāng)時(shí)，y取最大值，故此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中時(shí)間內(nèi)對(duì)圓心轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間： 得： 又粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式知： ，知磁感應(yīng)強(qiáng)度，故選項(xiàng)D正確，ABC錯(cuò)誤。 2. 如圖甲所示，寬度為d的豎直狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)(邊界為L(zhǎng)1、L2)，存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直方向上的周期性變化的電場(chǎng)(如圖乙所示)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E0，E>0表示電場(chǎng)方向豎直向上．t＝0時(shí)，一帶正電、質(zhì)量為m的微粒從左邊界上的N1點(diǎn)以水平速度v射入該區(qū)域，沿直線運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)后，做一次完整的圓周運(yùn)動(dòng)，再沿直線運(yùn)動(dòng)到右邊界上的N2點(diǎn)．Q為線段N1N2的中點(diǎn)，重力加速度為g.上述d、E0、m、v、g為已知量． (1)求微粒所帶電荷量q和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。? (2)求電場(chǎng)變化的周期T. (3)改變寬度d，使微粒仍能按上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)相應(yīng)寬度的區(qū)域，求T的最小值． 【答案】（1）q＝，B＝ （2）＋ （3） 【解析】　(1)微粒做直線運(yùn)動(dòng)，則 mg＋qE0＝qvB① 微粒做圓周運(yùn)動(dòng)，則mg＝qE0② 聯(lián)立①②得q＝③ B＝④ (3)若微粒能完成題述的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，要求d≥2R⑩ 聯(lián)立③④⑥得R≤? 設(shè)在N1Q段直線運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為t1min，由⑤⑩?得t1min＝，因t2不變，T的最小值Tmin＝t1min＋t2＝ 3. 如圖甲所示，在以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)的xOy平面內(nèi)，存在著范圍足夠大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量m＝210－2kg，帶電荷量q＝＋510－3C的小球在0時(shí)刻以v0＝40 m/s的速度從O點(diǎn)沿＋x方向(水平向右)射入該空間，在該空間同時(shí)加上如圖乙所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，其中電場(chǎng)沿－y方向(豎直向上)，場(chǎng)強(qiáng)大小E0＝40 V/m.磁場(chǎng)垂直于xOy平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0＝4π T．取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝10 m/s2，計(jì)算結(jié)果中可以保留根式或π. (1)求12 s末小球速度的大小． (2)在給定的xOy坐標(biāo)系中，大致畫(huà)出小球在24 s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖． (3)求26 s末小球的位置坐標(biāo)． 【答案】　(1)20 m/s　(2)見(jiàn)解析　(3)x2＝m　y2＝m 【解析】　(1)當(dāng)不存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，小球只受重力作用，做平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)同時(shí)加上電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力方向向上：F1＝qE0＝0.2 N，重力方向向下：G＝mg＝0.2 N 重力和電場(chǎng)力恰好平衡，此時(shí)小球受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有：qv0B0＝m 運(yùn)動(dòng)周期T＝，聯(lián)立解得T＝2 s (2)小球在24 s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如圖所示(半徑越來(lái)越大)． (3)分析可知，小球24 s末與26 s末的位置相同，在26 s內(nèi)小球做了t2＝3 s的平拋運(yùn)動(dòng)，23 s末小球平拋運(yùn)動(dòng)的位移大小為x1＝v0t2＝120 m y1＝gt＝45 m 此時(shí)小球的速度大小為v2＝＝50 m/s 速度與豎直方向的夾角為θ＝53 此后小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r2＝＝ m 26 s末，小球恰好完成了半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)小球的位置坐標(biāo) x2＝x1－2r2cos θ＝m y2＝y(tǒng)1＋2r2sin θ＝m.