带电粒子在电磁场中运动压轴题

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1、2012高考物理·压轴题·最大热门预测每年高考物理压轴题几乎均为力电综合题，基本上为两大类：带电粒子在场中运动和电磁感应的综合应用。这两类题特点：后者尽管综合性较强，但难度不高，作为压轴题区分度不大；前者则对综合分析能力要求较高，尤其是往往对数学应用能力要求很强，所以难度更大，作为压轴题区分度也就较大，所以更被高考命题者所青睐，因此每年该类压轴题出现的比重最大。以往，对带电粒子在场中运动问题的考查主要集中在极值问题和多解问题这两个难点上。近年来出现了新变化新趋势，即考查带电粒子在周期性变化场中的运动。例如在2010年江苏和安徽就分别考查了带电粒子在周期性变化电场和周期性变化磁场

2、中运动。这类问题涉及到的物理过程更加复杂，因而对学生的综合分析能力提出了更高的要求，势必将成高考命题者的新宠，笔者相信在今后几年内带电粒子在周期性变化场中的运动问题将成为压轴题的最大热点。正在备考的高三老师和学生应该对此引起重视，尤其那些欲通过压轴题与他人拉开档次的物理优等生更要高度重视。笔者一直在有心的收集整理这类题目，但尽管从事高三教学和教研了10几年，却发现此类题目风毛菱角，真正有价值的有一定难度的加起来还不到20道！现与各位高三同行和同学倾情分享，希望对大家有所帮助。欢迎各位同行、同学交流切磋，1．（2010·江苏卷）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两

3、平行极板，如图甲所示，加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为-kU0（k>1），电压变化的周期为2r，如图乙所示。在t=0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。（1）若，电子在0—2r时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；（2）若电子在0—2r时间未碰到极板B，求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系；（3）若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。答案（1）（2）当0≤-<时v=[t-(k+1)n]，当0≤-<时v=[(n+1)(k+1)-kt]（3）2

4、．（2010·安徽卷）如左图所示，宽度为的竖直狭长区域内（边界为L1,L2），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如右图所示），电场强度的大小为E0，E>0表示电场方向竖直向上。t=0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量。(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；(2)求电场变化的周期T；(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值。答案：（1）（

5、2）（3）3．在地面附近的真空中，存在着竖直向上的匀强电场和垂直电场方向水平向里的匀强磁场，如左图所示．磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如右图所示．该区域中有一条水平直线MN，D是MN上的一点．在t＝0时刻，有一个质量为m、电荷量为＋q的小球(可看做质点)，从M点开始沿着水平直线以速度v0做匀速直线运动，t0时刻恰好到达N点．经观测发现，小球在t＝2t0至t＝3t0时间内的某一时刻，又竖直向下经过直线MN上的D点，并且以后小球多次水平向右或竖直向下经过D点．求：(1)电场强度E的大小．(2)小球从M点开始运动到第二次经过D点所用的时间(3)小球运动的周期，并画出运动轨迹(只

6、画一个周期)答案：（1）E＝．（2）2t0＋（3）T＝8t0(或T＝)轨迹如图4．如图甲所示，一对平行放置的金属板M、N的中心各有一小孔P、Q、PQ连线垂直金属板；N板右侧的圆A内分布有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆半径为r，且圆心O在PQ的延长线上。现使置于P处的粒子源连续不断地沿PQ方向放出质量为m、电量为+q的带电粒子（带电粒子的重力和初速度忽略不计，粒子间的相互作用力忽略不计），从某一时刻开始，在板M、N间加上如右图所示的交变电压，周期为T，电压大小为U。如果只有在每一个周期的0—T/4时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出，求：（1）在每一个周期

7、内哪段时间放出的带电粒子到达Q孔的速度最大？（2）该圆形磁场的哪些地方有带电粒子射出，在图中标出有带电粒子射出的区域答案（1）（2）斜线部分有带电粒子射出5．(2010·石家庄质检)两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0。时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷q/m均已知，且，两板间距。(1)求粒子在