模型18 带电粒子在组合场中运动模型-备战2024年高考物理答题技巧与模板构建

模型18、带电粒子在组合场中运动模型 【模型概述】 带电粒子在组合场中的运动过程比较复杂,但如果认真分析其运动过程会发现,粒子的运动过程实际上是几个运动过程的组合，只要认真分析每个过程，找出其所满足的物理规律，并找出各个过程之间的衔接点和相关联的物理量，问题便可迎刃而解. 【模型解题】 1. 先电场后磁场模型 (1)先在电场中做加速直线运动，然后进入磁场做圆周运动.在电场中利用动能定理或运动学公式求粒子刚进入磁场时的速度. (2)先在电场中做类平抛运动，然后进入磁场做圆周运动，在电场中利用平抛运动知识求粒子进入磁场时的速度. 2.先磁场后电场模型 对于粒子从磁场进入电场的运动，常见的有两种情况:(1)进入电场时粒子速度方向与电场方向相同或相反;(2)进入电场时粒子速度方向与电场方向垂直. 【模型训练】 一、单选题 1．如图所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿y轴负方向的匀强电场；第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点，已知，。则下列说法错误的是（　　） A．带电粒子带负电，电场强度E的大小为 B．带电粒子到达N点时的速度大小为且方向与x轴负方向成夹角 C．匀强磁场的磁感应强度的大小为 D．粒子从M点进入电场，经N、P点最后又回到M点所用的时间为 2．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内存在竖直向下的匀强电场，在第四象限的某位置有垂直坐标系平面向里的矩形匀强磁场。x轴上有一点M，其坐标分别为M（l，0）。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴上P点以初速度沿x轴正方向射入第一象限，经电场偏转从M点以与x轴正方向成角的速度射人第四象限，经磁场偏转后又从x轴上的N点（图中未画出）以与x轴正方向成角的速度再次返回第一象限。已知磁场的磁感应强度大小为，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　） A．电场强度大小为 B．P点坐标为（0，） C．M、N两点间的距离一定等于2l D．矩形磁场的最小面积为 3．一电子和一α粒子从铅盒上的小孔O竖直向上射出后，打到铅盒上方水平放置的屏幕P上的a和b两点，a点在小孔O的正上方，b点在a点的右侧，如图所示。已知α粒子的速度约为电子速度的，铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为（　　） A．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里 B．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外 C．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里 D．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外 4．如图所示，在的区域存在方向沿轴正方向的匀强电场，场强大小为，在的区域存在方向垂直于平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。一个带负电的粒子（重力不计）从轴上的A点以大小为的初速度沿轴正方向射出，粒子在电场和磁场中运动后回到A点。则（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，厚度非常薄的铅板的上方、下方分别分布有垂直于纸面向外、磁感应强度分别为、的有界匀强磁场，一比荷为k、电荷量为q的粒子（不计重力）从a点射入第一个磁场，经过铅板的b点射入第二个磁场，从c点射出第二个磁场，紧接着进入虚线（与平行）下方的与垂直的匀强电场，粒子到达d点时速度正好与平行。己知两个圆弧轨迹的圆心均在铅板的O点，、，粒子与铅板的作用时间忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．该粒子带正电 B．粒子从a到c的运动时间为 C．粒子与铅板碰撞产生的热量为 D．c点与d点的电势差为 6．水平放置的两金属板，板长为0.2m，板间距为0.15m，板间有竖直向下的匀强电场，场强大小为2×103V/m，两板的左端点MN连线的左侧足够大空间存在匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2T，方向垂直纸面向里。一比荷为1×106C/kg正电粒子以初速度v0紧靠上极板从右端水平射入电场，随后从磁场射出。则（　　） A．当v0=1×104m/s时，粒子离开磁场时的速度最小 B．当时，粒子离开磁场时的速度最小 C．当时，粒子离开磁场的位置距M点的距离最小 D．当v0=2×104m/s时，粒子离开磁场的位置距M点的距离最小 二、解答题 7．如图所示，在x轴上方有一匀强磁场方向垂直纸面向里。在x轴下方有一匀强电场，方向竖直向上。一个质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子从y轴上的a点 处沿y轴正方向以初速度 开始运动，一段时间后，粒子速度方向与x轴正方向成45°角进入电场，经过y轴上b点时速度方向恰好与y轴垂直．求： （1）匀强磁场的磁感应强度大小； （2）匀强电场的电场强度大小； （3）粒子从开始运动到第三次经过x轴的时间 8．如图所示，平