大题精练04 带电粒子的运动问题——2024年高考物理题型突破限时精练（辽宁专用）

大题精练04 带电粒子的运动问题 考点内容 考情分析 考点一 带电粒子在组合场及叠加场中运动 1、带电粒子在电、磁场中的运动，在辽宁卷中可能作为压轴题出现，除了要掌握带电粒子在电磁场中的运动特点，力学三大观点也在该模块中有着重要的应用，该题综合性极强，可以说包含了高中物理力与运动关系这一主线的全部内容，题型多变，考察学生对各模块知识的综合应用能力。 2、近三年辽宁省考察情况：2021年第15题（计算），2022年第8题（质谱仪），2023年第14题。 考点二带电粒子在交变场中的运动 考点三 带电粒子在边界磁场中运动 考点四 带电粒子运动与周期性/往复性问题 考点五 带电粒子在磁场中的运动与分解 公式、知识点回顾（时间：5分钟） 知识点一、动力学 牛顿第二运动定律 F合 = ma 或或者 Fx = m ax Fy = m ay 向心力 牛顿第三定律 知识点二、运动学 匀速圆周运动 线速度: V= == R 角速度：= S=Rθ 向心力: F= ma = m2 R=mvω= mR 轨迹： 知识点三、电磁学 磁场 洛伦兹力 1. F=BILsinθ f=qVBsinθ 2. M=NBIScosθ 匀强磁场 M=NBIS=Kθ 辐向磁场 3. R= T= (只有洛仑兹力提供向心力才成立) 4.回旋加速器 Rm= T= t磁 =n t电= 知识点四、解题思路 【例题】【带电粒子在重力场、电场及磁场混合场中的运动】（2023•沙河口区校级模拟）如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带负电荷的小球，从y轴上的A点水平向右抛出。经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为θ。不计空气阻力，重力加速度为g，求： （1）电场强度E的大小和方向； （2）小球从A点抛出时初速度v0的大小； （3）A点到x轴的高度h。 难度：★★★★ 建议时间：40分钟 1. （2023•葫芦岛一模）如图所示，在第一、四象限的0.5d≤y≤1.5d和﹣1.5d≤y≤﹣0.5d区域内存在磁感应强度大小可调、方向相反的匀强磁场；在第二、三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场。带电粒子以速度v0从点P（﹣4d，1.5d）沿x轴正方向射出，恰好从O点离开电场。已知带电粒子的质量为m、电荷量为q（q＞0），不计粒子的重力。 （1）求匀强电场的电场强度大小E； （2）若磁感应强度大小均为B1时，粒子在磁场中的运动轨迹恰好与直线y＝﹣1.5d相切，且第一次离开第四象限时经过x轴的S点（图中未画出）。求B1； （3）若磁感应强度大小均为B2时，粒子离开O点后，经n（n＞1）次磁偏转仍过第（2）问中的S点。求B2与B1的比值，并确定n的所有可能值。 2. （2023•沙河口区校级一模）如图所示，沿水平和竖直方向建立直角坐标系，沿x轴放置一块长为2d的绝缘板，y轴左侧固定一内壁光滑的半圆管道（内径很小），半圆直径为d、且与y轴重合。第一象限内绝缘板的上方存在有界的匀强电场和匀强磁场，电场强度，方向竖直向上，磁场方向垂直于坐标平面向外，大小未知，竖直方向边界。一带电量为q（q＞0）、质量为m的绝缘小球A（直径略小于管道内径）静止在坐标原点O处，质量也为m的不带电小球B以初速度v0（未知）向左运动，与A球发生弹性正碰，A球电荷量始终不变。 （1）若碰撞后A球能过管道最高点，则v0至少多大； （2）若A球通过管道最高点后，恰能与B球在平行x轴的方向上再次发生碰撞，求小球A做圆周运动半径r的大小； （3）若A球以与x轴正方向成53°进入电磁场区域，此后运动未与B球相碰，最后恰好从坐标为（2d，d）的P点水平射出场区，则磁感应强度可能多大？ 3. （2023•中山区校级一模）如图所示，在平面直角坐标系xOy的第二象限内存在垂直坐标平面向外的有界圆形匀强磁场，圆心C点位置，半径为l，第一象限和第四象限存在垂直于坐标平面向外的相同匀强磁场，第三象限内存在水平向右的匀强电场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从x轴上A点以初速度v0沿y轴正方向射入圆形磁场，然后从y轴上的M点（0，2l）射入第一象限，经磁场偏转后从y轴上的N点（0，﹣2l）射入第三象限，经过第三象限的匀强电场作用后垂直打到x轴上的某点P（图中未画出），不计粒子重力，求： （1）有界圆形匀强磁场磁感应强度大小B1