专题06 磁场 电磁学综合—江苏省3年（2020-2022）高考1年模拟物理试题分类解析

专题14 磁场 电磁学综合（解析版） —江苏省3年（2020-2022）高考1年模拟物理试题分类解析 2022江苏15. 某装置用电场控制带电粒子运动，工作原理如图所示，矩形区域内存在多层紧邻匀强电场，每层的高度均为d，电场强度大小均为E，方向沿竖直方向交替变化，边长为，边长为，质量为m、电荷量为的粒子流从装置左端中点射入电场，粒子初动能为，入射角为，在纸面内运动，不计重力及粒子间的相互作用力。 （1）当时，若粒子能从边射出，求该粒子通过电场的时间t； （2）当时，若粒子从边射出电场时与轴线的距离小于d，求入射角的范围； （3）当，粒子在为范围内均匀射入电场，求从边出射的粒子与入射粒子的数量之比。 【答案】（1）；（2）或；（3） 【解析】（1）电场方向竖直向上，粒子所受电场力在竖直方向上，粒子在水平方向上做匀速直线运动，速度分解如图所示 粒子在水平方向的速度为 根据可知 解得 （2）粒子进入电场时的初动能 粒子进入电场后只有电场力做功，粒子竖直方向上反复运动后，根据题意可知最终的运动的空间如图所示 若粒子从上部分离开边，则电场力做负功，根据动能定理可知 其中 粒子在水平方向上做匀速直线运动，所以，竖直方向上，动能定理的方程可化解为 当时，取到最大值，即 解得粒子在竖直方向上的最大位移为 根据题意可知，可知，即得 粒子在上、下部分运动呈现对称性，所以入射角的范围为 或 （3）粒子在水平方向做匀速直线运动，粒子穿过电场所用时间为 若粒子恰好能到达上方的位置时速度减小至，根据动量定理可知 解得 粒子在竖直方向上再运动的距离恰好从点离开，根据运动学公式可知 解得 当时，粒子恰好从点离开，解得 则，根据对称性可知粒子入射角的范围为 则从边出射的粒子与入射粒子的数量之比 2021江苏15．（16 分）如题 15-1 图所示，回旋加速器的圆形匀强磁场区域以 О 点为圆心，磁感应强度大小为 B，加速电压的大小为 U、质量为 m、电荷量为 q 的粒子从 O 附近飘入加速电场，多次加速后粒子经过 P 点绕 О 做圆周运动，半径为 R，粒 子在电场中的加速时间可以忽略。为将粒子引出磁场，在 Р 位置安装一个“静电 偏转器”，如题 15-2 图所示，偏转器的两极板 M 和 N 厚度均匀，构成的圆弧形 狭缝圆心为 Q、圆心角为 α，当 M、N 间加有电压时，狭缝中产生电场强度大小