第一部分 专题三 第3讲 带电粒子在复合场中的运动-【创新教程】2024高考物理总复习大二轮专题增分方案教师用书word（新教材）

第3讲　带电粒子在复合场中的运动 真题引领 1.(2023·湖南卷，6)如图，真空中有区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ中存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下(与纸面平行)，磁场方向垂直纸面向里，等腰直角三角形CGF区域(区域Ⅱ)内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．图中A、C、O三点在同一直线上，AO与GF垂直，且与电场和磁场方向均垂直．A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域Ⅰ中，只有沿直线AC运动的粒子才能进入区域Ⅱ.若区域Ⅰ中电场强度大小为E、磁感应强度大小为B1，区域Ⅱ中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为t0，若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在区域Ⅱ中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A．若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则t＞t0 B．若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则t＞t0 C．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为B2，则t＝ D．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为B2，则t＝t0 [解析]　由题知粒子在AC做直线运动，则有qv0B1＝qE， 区域Ⅱ中磁感应强度大小为B2，则粒子从CF的中点射出，则粒子转过的圆心角为90°，根据qvB＝mr，有t0＝，A.若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则粒子在AC做直线运动的速度，有qvA·2B1＝qE， 则vA＝，再根据qvB＝m，可知粒子半径减小，则粒子仍然从CF边射出，粒子转过的圆心角仍为90°，则t＝t0，A错误； 41 学科网（北京）股份有限公司 B．若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则粒子在AC做直线运动的速度，有qvBB1＝q·2E，则vB＝2v0， 再根据qvB＝m，可知粒子半径变为原来的2倍，则粒子F点射出，粒子转过的圆心角仍为90°，则t＝t0，B错误； C．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为B2，则粒子在AC做直线运动的速度仍为v0，再根据qvB＝m，可知粒子半径变为原来的>2，则粒子从OF边射出，根据几何关系可知转过的圆心角为60°，根据qvB＝mr， 有t＝，则t＝，C错误； D．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为B2，则粒子在AC做直线运动的速度仍为v0，再根据qvB＝m，可知粒子半径变为原来的>2，则粒子OF边射出，根据几何关系可知转过的圆心角为45°，根据qvB＝mr，有t＝， 则t＝t0，D正确． [答案]　D ◆[情境设置]　以粒子在组合场中运动为素材，创设学习探索类问题情境． ◆[素养聚焦]　本题考查粒子在复合场中做直线运动及在磁场中做圆周运动规律．要求考生有较强的逻辑推理能力和科学思维的核心素养. 41 学科网（北京）股份有限公司 真题引领 2.(2022·湖南卷，13)如图，两个定值电阻的阻值分别为R1和R2，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d，板长为d，极板间存在方向水平向里的匀强磁场．质量为m、带电量为＋q的小球以初速度v沿水平方向从电容器下板左侧边缘A点进入电容器，做匀速圆周运动，恰从电容器上板右侧边缘离开电容器．此过程中，小球未与极板发生碰撞，重力加速度大小为g，忽略空气阻力． (1)求直流电源的电动势E0； (2)求两极板间磁场的磁感应强度B； (3)在图中虚线的右侧设计一匀强电场，使小球离开电容器后沿直线运动，求电场强度的最小值E′. [解析]　(1)小球在电磁场中做匀速圆周运动，则电场力与重力平衡， 可得Eq＝mg，R2两端的电压U2＝Ed， 根据欧姆定律得U2＝·R2，联立解得E0＝， (2)如图所示 设粒子在电磁场中做圆周运动的半径为r，根据几何关系(r－d)2＋(d)2＝r2， 解得r＝2d，根据qvB＝m，解得B＝. (3)由几何关系可知，射出磁场时，小球速度方向与水平方向夹角为60°，要使小球做直线运动，当小球所受电场力与小球重力在垂直小球速度方向的分力相等时，电场力最小，电场强度最小，可得E′q＝mgcos 60°，解得E′＝. [答案]　(1)　(2)　(3) ◆[情境设置] 本题以带电粒子在组合场中的运动为素材考查带电粒子在复合场中的运动问题． ◆[素养聚焦] 41 学科网（北京）股份有限公司 本题考查带电粒子在复合场中运动的两类典型模型及临界问题，综合性较强，较好的考查考生的分析综合能力，逻辑推理能力，体现了科学思维的核心素养. 真题引领 3.(2023·山东卷，17)如图所示，在0≤x≤2d,0≤y≤2d的区域中，存在沿y轴正方向、场强大小为E的匀强电场，电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场．一个质量为m，电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场(不计粒子重力)． (1)若粒子初速度为零，粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后，垂直NP再次进入电场，求磁场的磁感应强度