分组练(8)带电粒子在电磁场中的运动B组-【衡水金卷·先享题】2024年高考物理专项提分卷（新教材）

分组练(8)带电粒子在电磁场中的运动B组 (限时50分钟) 1.(12分)如图所示，直角坐标系xOy中存在无限长2.(12分)如图甲所示，水平直线MN下方有竖直向 的平行边界MV(与y轴重合)和PQ,两者间距为 上的匀强电场，电场强度大小E=20N/C,MN上 5h,0≤x≤5h区域内的x轴上，下部分分别存在 方有方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度 垂直纸面向外、向里的匀强磁场，磁感应强度大小 大小B=品工，现将一重力不计、比荷品= 分别为B.罗在第二象限内存在沿y轴负方向的 10C/kg的正电荷从电场中距离MN为0.4m的 匀强电场。现将质量为m,电荷量为g(q>0)的粒 P点由静止释放，在P点右方号m处有一垂直于 子从点F(一2h,0)处射入电场，改变粒子的速度 MN的足够大的挡板。 和电场强度的大小以保证粒子均从点C(0,山)垂 (1)求该电荷到达直线MN时的速度大小： 直于y轴进人磁场。不计粒子重力，sin37° (2)求该电荷从P点出发至打到挡板所需的时间： 0.6,c0537°=0.8。 (3)如果从该电荷第一次通过MV时开始计时， (1)若匀强电场的电场强度大小为E。,求粒子从C 线MN上方磁场的磁感应强度按图乙所示规律变 点进入磁场时的速率v。: 化（垂直纸面向外为正方向），求该电荷打到挡板 (2)若匀强电场的电场强度大小E=5gB血，求粒 所需的时间t'和打到挡板的位置与MV的垂直距 8m 子第一次经过x轴正半轴时的位置坐标： 离s。 B/T (3)若粒子从PQ边界上的点D(5h,h)飞出，求粒 子在两磁场中运动的最短时间tm和最长时 3103s) 间1a。 P D 物理（新教材）第55页（共66页） 3.(20分)如图所示，在空间直角坐标系O-xy:中，4.(20分)如图所示为圆柱形粒子可控装置的简化示 O:平面左、右两侧空间分别有沿y轴正方向的 意图，圆柱体底面直径和高度均为2L,在圆柱体 匀强电场和沿x轴负方向、磁感应强度大小为B 底面中心O处放置一粒子发射源，该发射源可向 的匀强磁场：足够大的平面MN与x轴垂直，与O 圆柱体内各个方向连续不断地发射速率不等的同 点的距离L。-器，现有一质量为加，电荷量 种粒子，已知粒子的质量为m,电荷量为q(9>0), 粒子初速度大小范围为0一，不计粒子的重力及 为g的带正电粒子从P(-L,-号L.0)点沿x轴 粒子间的相互作用力。 2 (1)若仅在圆柱体内施加沿圆柱体轴线方向的匀 正方向以初速度。射人匀强电场，恰好过O点并 强磁场，为使粒子不能从圆柱体侧面飞出，求磁感 进入yO:平面右侧空间，不计粒子的重力和边界 应强度的最小值： 效应，求： (2)若仅在圆柱体内施加沿圆柱体轴线方向向上 (1)匀强电场的电场强度E的大小： 的匀强电场，为使粒子不能从圆柱体侧面飞出，求 (2)粒子进入匀强磁场后在平行于yO:平面内做 圆周运动的半径： 电场强度的最小值： (3)若沿圆柱体轴线方向的匀强磁场（磁感应强度 (3)粒子打到平面MN上的点与O点之间的 距离。 大小B一咒)只存在于圆柱体肉，沿圆柱体轴线 方向向上的匀强电场（电场强度大小E 41呢 )存在于整个空间内。某一粒子S以 .(号+8) 初速度从O点沿底面射出，当智能系统监测到 该粒子穿过圆柱体侧面时，立即启动智能开关，从 圆柱体上底面中心M处沿上底面以一定的初速 度发射一中性粒子P(不计重力)，粒子S、P恰好 能在空间某处相遇，求粒子P的发射初速度大小。 M 物理（新教材）第56页（共66页）参考答案及解析 物理（新教材） m(z)' (3)该粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹半径为 则该粒子圆周运动的半径= (1分) 「，根据题意画出轨迹图如图所示 B▣ 16 则D的横坐标xe=L,十2r十2r= 131 8 (1分) 放D的横坐标m=[1+2×(受+2X(宁》+… +2×()]=+ L= 号(1.6=1,2.3… (1分) 当k取无穷大时，D离坐标原点的距离最远，x= L (2分) 4.【解析】(1)设该粒子从P点进入电场时的速度为， 根据动能定理待gU=m (1分) 该粒子进入第二象限的电场后做类平抛运动，根据运 动的合成与分解，在水平方向有1=号 根据题意，该粒子在矩形磁场中运动轨迹所对应的圆 (1分) 心角为225°，所以最小面积的矩形的长a=2r(1分) 在竖直方向有2L=%1 (1分) 矩形的宽b=r+0s(360',225)=r十o135 其中a=E 2 2 (1分) 联立解得E-光 1+2， (1分) (1分) (2)设该粒子从A点进人第一象限时的水平速度 所以矩形的最小面积S=b=2r×1十2一巨)， 为 2 在水平方向有L=受 =(2+√2-√2) (1分) (1分) 在竖直方向有21.=t