2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 專(zhuān)題05 磁場(chǎng)單元測(cè)試卷A卷.doc
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專(zhuān)題05 磁場(chǎng) 一、單選 1.如圖所示,小磁針正上方的直導(dǎo)線與小磁針平行,當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí),小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn).首先觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家和觀察到的現(xiàn)象是( ) A. 物理學(xué)家伽利略,小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi) B. 天文學(xué)家開(kāi)普勒,小磁針的S極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi) C. 大物理學(xué)家牛頓,但小磁針靜止不動(dòng) D. 物理學(xué)家?jiàn)W斯特, 小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi) 【答案】D 【解析】發(fā)現(xiàn)電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)的科學(xué)家是奧斯特,根據(jù)安培定則可知該導(dǎo)線下方飛磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,因此小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi),D正確. 2.云室中存在強(qiáng)磁場(chǎng),a、b兩帶電粒子沿相同方向進(jìn)入云室,偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示,關(guān)于兩粒子帶電性質(zhì),下列說(shuō)法正確的是( ) A. 均帶正電荷 B. 均帶負(fù)電荷 C. a帶正電荷,b帶負(fù)電荷 D. a帶負(fù)電荷,b帶正電荷 【答案】C 【解析】由圖可知,a粒子軌跡向上偏轉(zhuǎn),所受洛倫茲力向上,根據(jù)左手定則可知,a粒子帶正電;b粒子的軌跡向下偏轉(zhuǎn),所受洛倫茲力向下,根據(jù)左手定則可知,b粒子帶負(fù)電,故C正確,ABD錯(cuò)誤。 3.如圖所示,一束帶正電的粒子流某時(shí)刻沿虛線射向地球,此時(shí)該粒子流在地磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力方向 A. 偏向S極 B. 偏向N極 C. 垂直紙面向外 D. 垂直紙面向里 【答案】C 【解析】磁場(chǎng)方向是沿著磁感線的切線方向,速度方向也是已知的,如圖所示: 根據(jù)左手定則,洛倫茲力方向是垂直向外,故ABD錯(cuò)誤,C正確;故選C。 4.在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線,如圖所示,四根導(dǎo)線中的電流大小關(guān)系為,切斷哪一導(dǎo)線中的電源能使O點(diǎn)點(diǎn)為四根導(dǎo)線所圍正方形的中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度減為最弱 A. 切斷 B. 切斷 C. 切斷 D. 切斷 【答案】A 5.如圖所示,在“研究影響通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力的因素”實(shí)驗(yàn)中,要使導(dǎo)體棒的懸線擺角增大,以下操作可行的是( ) A. 增大導(dǎo)體棒中的電流 B. 減少磁鐵的數(shù)量 C. 顛倒磁鐵磁極的上下位置 D. 改變導(dǎo)體棒中的電流方向 【答案】A 【解析】增大安培力即可使導(dǎo)體擺動(dòng)的幅度增大,根據(jù)安培力的公式F=BIL可知,增大導(dǎo)體棒中的電流強(qiáng)度,安培力增大;故A 正確.減小磁鐵的數(shù)量,在磁場(chǎng)中有效長(zhǎng)度減小,安培力減??;故B錯(cuò)誤,顛倒磁鐵磁極的上下位置,只會(huì)改變安培力的方向,不會(huì)改變安培力的大小,故C錯(cuò)誤;改變導(dǎo)體棒中的電流方向,只會(huì)改變安培力的方向,不會(huì)改變安培力的大小,故D錯(cuò)誤;故選A. 6.如圖所示,在傾角為的光滑斜面上,放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在導(dǎo)體棒中通以電流I時(shí),欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,下列外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是 A. ,方向沿斜面向上 B. ,方向垂直斜面向下 C. ,方向豎直向下 D. ,方向豎直向上 【答案】D 7.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),運(yùn)行的半圓軌跡如圖兩種虛線所示,下列表述正確的是 A. M帶負(fù)電,N帶正電 B. M的速度率小于N的速率 C. 洛倫磁力對(duì)M做正功、對(duì)N做負(fù)功 D. M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間 【答案】A 【解析】A、由左手定則判斷出N帶正電荷,M帶負(fù)電荷,故A正確; B、粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,半徑為:,在質(zhì)量與電量相同的情況下,半徑大說(shuō)明速率大,即M的速度率大于N的速率,故B錯(cuò)誤; C、洛倫茲力總是與速度方向垂直,洛倫茲力對(duì)粒子不做功,故C錯(cuò)誤; D、粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半周,即時(shí)間為周期的一半,而周期為,M的運(yùn)行時(shí)間等于N的運(yùn)行時(shí)間,故D錯(cuò)誤; 故選A。 8.有一帶電量為+q,質(zhì)量為m的帶電粒子,沿如圖所示的方向,從A點(diǎn)沿著與磁場(chǎng)邊界夾角成30、并且垂直磁場(chǎng)的方向,進(jìn)入到磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,已知磁場(chǎng)的上部沒(méi)有邊界,若離子的速度為v,則該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),距離A點(diǎn)的距離( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】帶正電的粒子射入磁場(chǎng)后,由于受到洛倫茲力的作用,粒子將沿如圖所示的軌跡運(yùn)動(dòng),設(shè)從B點(diǎn)射出磁場(chǎng),A、B間的距離為L(zhǎng),射出時(shí)速度的大小仍為v,射出方向與磁場(chǎng)邊界的夾角仍為30. 由于洛倫茲力提供向心力,則:qvB=m ,R為圓軌道的半徑,解得:R= 圓軌道的圓心位于A、B的中垂線上,由幾何關(guān)系可得:=Rsin 30 解得L=,故A正確,BCD錯(cuò)誤 故選:A 9.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頓交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng),使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是 A. 帶電粒子從磁場(chǎng)中獲得能量 B. 帶電粒子所獲得的動(dòng)能與加速器的電壓有關(guān),電壓越大,動(dòng)能越大 C. 帶電粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與加速器磁場(chǎng)有關(guān),磁場(chǎng)越強(qiáng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng) D. 帶電粒子所獲得的能量與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關(guān),質(zhì)量和電荷量越大,能量越大 【答案】C 【解析】A、粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),洛倫茲力不做功,在電場(chǎng)中加速,電場(chǎng)力做正功,知離子在電場(chǎng)中獲得能量,在磁場(chǎng)中能量不變,故A錯(cuò)誤。B、帶電粒子獲得最大動(dòng)能時(shí)從磁場(chǎng)中勻速圓周離開(kāi),,解得,則最大動(dòng)能,可知最大動(dòng)能與加速的電壓無(wú)關(guān),與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小有關(guān),故B錯(cuò)誤。C、設(shè)加速次數(shù)為n,每次加速獲得的動(dòng)能,則加速次數(shù)為,總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,則磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),C正確。D、由可知比荷越大時(shí),動(dòng)能越大,故D錯(cuò)誤。故選C。 10.有一半徑為R=0.15 m的圓形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.25 T.一群重力不計(jì)、質(zhì)量為m=310-7kg,電荷量為q=+210-3C的帶電粒子,以速度v=5102m/s由圓周上的同一點(diǎn)A以不同方向射入磁場(chǎng),關(guān)于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短,下列說(shuō)法中正確的是( ) A. 沿半徑v1方向射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) B. 沿與半徑成30的v2方向射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) C. 沿與半徑成30的v3方向射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) D. 所有粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間一樣長(zhǎng) 【答案】C 【解析】粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期:相同,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑:,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng),弦長(zhǎng)越長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的圓心角θ越大,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),沿與半徑成30的V3方向射入的粒子,轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角:θ=60,rsin=0.3sin=0.15m=R,則該粒子對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)為圓形磁場(chǎng)區(qū)域的直徑,該粒子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)最長(zhǎng),轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角θ最大,粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t=T最長(zhǎng);故選C。 二、多選 11.如圖所示,關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用,下列說(shuō)法正確的是( ) A. 甲圖中,電流不產(chǎn)生磁場(chǎng),電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)小磁針的磁場(chǎng)發(fā)生的 B. 乙圖中,磁體對(duì)通電導(dǎo)線的力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的 C. 丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的 D. 丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電荷的電場(chǎng)發(fā)生的 【答案】BC 【解析】甲圖中,電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的;乙圖中,磁體對(duì)通電導(dǎo)線力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的;丙圖中,電流對(duì)另一個(gè)電流力的作用是通過(guò)該電流的磁場(chǎng)發(fā)生的.綜上所述,BC正確. 12.目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī),如圖所示表示它的發(fā)電原理:將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量帶正電荷負(fù)電的粒子。而從整體來(lái)說(shuō)呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場(chǎng),磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B,這時(shí)金屬板上就聚集了電荷,在磁極配置如圖中所示的情況下,下述說(shuō)法正確的是( ) A. A板帶正電 B. 有電流從B經(jīng)用電器流向A C. 金屬板A、B間的電場(chǎng)方向向下 D. 等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場(chǎng)力 【答案】BD 【解析】根據(jù)左手定則知,正電荷向下偏,負(fù)電荷向上偏,則A板帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤;因?yàn)锽板帶正電,A板帶負(fù)電,所以電流的流向?yàn)锽經(jīng)用電器流向A,故B正確;因?yàn)锽板帶正電,A板帶負(fù)電,所以金屬板間的電場(chǎng)方向向上,故C錯(cuò)誤;等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場(chǎng)力,故D正確。所以BD正確,AC錯(cuò)誤。 13.如圖所示,有一金屬塊放在垂直于側(cè)面C的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)有穩(wěn)恒電流自左向右通過(guò)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( ) A. 金屬塊上表面的電勢(shì)高于下表面的電勢(shì) B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),金屬塊上、下兩表面間的電勢(shì)差U增大 C. 電流增大時(shí),金屬塊上、下兩表面間的電勢(shì)差U減小 D. 電流不變時(shí),金屬塊中單位體積內(nèi)自由電子越多,上、下兩表面間的電勢(shì)差U越小 【答案】BD 【解析】根據(jù)左手定則,知電子向上表面偏轉(zhuǎn),上表面帶負(fù)電,下表面帶正電,所以上表面比下表面電勢(shì)低,A錯(cuò)誤;最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡,有,得,故B增大時(shí)上下兩表面間的電壓U增大,B正確;設(shè)電流橫截面的寬為b,高為d,電流的微觀表達(dá)式為,電流增大,則v增大,又,則U增大,C錯(cuò)誤;由C選項(xiàng)分析可知,,則,單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)越多,則電壓表的示數(shù)越小,D正確. 14.電荷量分別為q和的兩個(gè)帶電粒子分別以速度和射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為和,磁場(chǎng)寬度為d,兩粒子同時(shí)由A點(diǎn)出發(fā),同時(shí)到達(dá)B點(diǎn),如圖所示,則 A. a粒子帶負(fù)電,b粒子帶正電 B. 兩粒子的軌道半徑之比:: C. 兩粒子的速度之比::2 D. 兩粒子的質(zhì)量之比::2 【答案】ABD 【解析】a粒子是入射的,而b粒子是入射的,由于從B點(diǎn)射出,則a粒子受到的洛倫茲力方向沿b粒子速度方向,而b粒子受到的洛倫茲力方向沿a粒子速度方向,由左手定則可知:a粒子帶負(fù)電、b粒子帶正電,故A正確; AB連線是兩粒子的運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的弦,則弦的中垂線與各自速度方向直線的交點(diǎn)即為各自圓心。結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩圓心的連線與兩個(gè)半徑構(gòu)成一個(gè)角為,另一個(gè)為的直角三角形。根據(jù)幾何關(guān)系,則有兩半徑相比為::,故B正確;AB連線是兩粒子的運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的弦,則弦的中垂線與各自速度方向直線的交點(diǎn)即為各自圓心。結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩圓心的連線與兩個(gè)半徑構(gòu)成一個(gè)角為,另一個(gè)為的直角三角形。則a粒子圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為,而b粒子圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為,粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:,由題意可知,兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,即:,則粒子的周期之比為:::2,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期:,則兩粒子的質(zhì)量之比:::2,故D正確;粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:,解得:,由題意可知:q、B都相同,而::2,::,則粒子的速度大小之比:::,故C錯(cuò)誤;故選ABD。 15.如圖所示,在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電場(chǎng)方向豎直向上,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,帶電粒子B靜止在正交的電磁場(chǎng)中,另一帶電粒子A以一定的水平速度沿直線向右運(yùn)動(dòng),與粒子B碰撞后粘在一起,碰撞過(guò)程中粒子的電荷量沒(méi)有損失,兩個(gè)粒子的質(zhì)量相等,則下列說(shuō)法正確的是( ) A. 粒子A帶負(fù)電,粒子B帶正電 B. 粒子A的帶電量一定小于粒子B的帶電量 C. 兩粒子碰撞后仍沿直線運(yùn)動(dòng) D. 兩粒子碰撞后會(huì)做向上偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 【答案】BD 三、解答 16.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向上且和棒ab垂直,質(zhì)量為m,長(zhǎng)為L(zhǎng),通有電流為I的導(dǎo)體棒ab靜止在水平導(dǎo)軌上,(重力加速度為g)求: (1)ab受到的摩擦力的大?。?)ab受到的支持力的大小. 【答案】(1)f=BILsinθ(2)FN=mg-BILcosθ 【解析】試題分析:由左手定則判斷安培力的方向,畫(huà)出受力圖;由水平方向受力平衡可得摩擦力大??;由豎直方向受力平衡可得支持力大小. (1)ab棒受力如圖所示 因?yàn)榘鬭b處于靜止?fàn)顟B(tài),由水平方向受力平衡可得: (2)設(shè)支持力為,根據(jù)豎直方向上受力平衡得: 則 17.如圖所示,質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子,以初速度v沿垂直磁場(chǎng)方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)帶電粒子所受重力。求: (1)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R; (2)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期T. 【答案】(1) (2) 【解析】(1)粒子在磁場(chǎng)中由洛倫茲力提供所需向心力公式 則有: 解得: (2)由勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期與線速度關(guān)系: 解得: 18.如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖,A為粒子加速器,電壓為U1;B為速度選擇器,磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,板間距離為d;C為偏轉(zhuǎn)分離器,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。今有一質(zhì)量為m、電量為q的初速為零的正離子經(jīng)加速后,恰好通過(guò)速度選擇器,進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 求:(1)粒子進(jìn)入速度選擇器的速度v; (2)速度選擇器的電壓U2 ; (3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R。 【答案】(1) (2) 【解析】⑴粒子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速,獲得速度V,得:qU1=mv2 解得v= ⑵在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動(dòng),得Eq=qvB1 即 ,U2=B1dv = B1d ⑶在B2中作圓周運(yùn)動(dòng),洛侖茲力提供向心力, R=== 19.如圖所示,大量質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,從靜止開(kāi)始經(jīng)極板A、B間加速后,沿中心線方向陸續(xù)進(jìn)入平行極板C、D間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入右側(cè)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后從磁場(chǎng)左邊界飛出。已知A、B間電壓為U0;極板C、D長(zhǎng)為L(zhǎng),間距為d;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,磁場(chǎng)的左邊界與C、D右端相距L,且與中心線垂直。假設(shè)所有粒子都能飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),并進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)粒子的重力及相互間的作用,則: (1)求粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t; (2)求能使所有粒子均能進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的偏轉(zhuǎn)電壓的最大值U; (3)接第(2)問(wèn),當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U/2時(shí),求粒子進(jìn)出磁場(chǎng)位置之間的距離。 【答案】(1)(2)(3) 【解析】(1)粒子在AB間加速,有(2分) 又粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,水平方向: (2分) 所以: (1分) (3)設(shè)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度為v0,離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度為v,速度v的偏向角為θ,在磁場(chǎng)中軌道半徑為r 粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí), (1分) 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中: (2分) 粒子進(jìn)出磁場(chǎng)位置之間的距離(1分) 解得(2分) 20.如圖所示,豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),大小分別為B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場(chǎng),大小也為E;第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道,軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切,最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N,一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上(y>0)的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動(dòng),恰好通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng),過(guò)N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限,并在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(已知重力加速度為g). (1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量; (2)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)O至少多高; (3)若該小球以滿足(2)中OP最小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限,通過(guò)N點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)時(shí)間t=2小球距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離s為多遠(yuǎn)? 【答案】(1)正電,,(2)(3) 【解析】(1)小球進(jìn)入第一象限正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)后,在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),說(shuō)明重力與電場(chǎng)力平衡,設(shè)小球所帶電荷量為q,則有① 解得:② 又電場(chǎng)方向豎直向上,故小球帶正電. (2)設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v、軌道半徑為r,由洛倫茲力提供向心力得: ③ 小球恰能通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)并沿軌道運(yùn)動(dòng),則應(yīng)滿足:④ 由②③④得:⑤ 即PO的最小距離為:⑥ (3)小球由O運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中設(shè)到達(dá)N點(diǎn)的速度為vN,由機(jī)械能守恒定律得: ⑦ 由④⑦解得:⑧ 小球從N點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域后,在絕緣光滑水平面上做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a,則有:沿x軸方向有: ⑨ 沿電場(chǎng)方向有:⑩ 由牛頓第二定律得:? t時(shí)刻小球距O點(diǎn)為: 磁場(chǎng)基礎(chǔ)A卷 一、單選 1.如圖所示,小磁針正上方的直導(dǎo)線與小磁針平行,當(dāng)導(dǎo)線中有電流時(shí),小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn).首先觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家和觀察到的現(xiàn)象是( ) A. 物理學(xué)家伽利略,小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi) B. 天文學(xué)家開(kāi)普勒,小磁針的S極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi) C. 大物理學(xué)家牛頓,但小磁針靜止不動(dòng) D. 物理學(xué)家?jiàn)W斯特, 小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi) 【答案】D 【解析】發(fā)現(xiàn)電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)的科學(xué)家是奧斯特,根據(jù)安培定則可知該導(dǎo)線下方飛磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,因此小磁針的N極垂直轉(zhuǎn)向紙內(nèi),D正確. 2.云室中存在強(qiáng)磁場(chǎng),a、b兩帶電粒子沿相同方向進(jìn)入云室,偏轉(zhuǎn)軌跡如圖所示,關(guān)于兩粒子帶電性質(zhì),下列說(shuō)法正確的是( ) A. 均帶正電荷 B. 均帶負(fù)電荷 C. a帶正電荷,b帶負(fù)電荷 D. a帶負(fù)電荷,b帶正電荷 【答案】C 【解析】由圖可知,a粒子軌跡向上偏轉(zhuǎn),所受洛倫茲力向上,根據(jù)左手定則可知,a粒子帶正電;b粒子的軌跡向下偏轉(zhuǎn),所受洛倫茲力向下,根據(jù)左手定則可知,b粒子帶負(fù)電,故C正確,ABD錯(cuò)誤。 3.如圖所示,一束帶正電的粒子流某時(shí)刻沿虛線射向地球,此時(shí)該粒子流在地磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力方向 A. 偏向S極 B. 偏向N極 C. 垂直紙面向外 D. 垂直紙面向里 【答案】C 【解析】磁場(chǎng)方向是沿著磁感線的切線方向,速度方向也是已知的,如圖所示: 根據(jù)左手定則,洛倫茲力方向是垂直向外,故ABD錯(cuò)誤,C正確;故選C。 4.在同一平面有四根彼此絕緣的通電直導(dǎo)線,如圖所示,四根導(dǎo)線中的電流大小關(guān)系為,切斷哪一導(dǎo)線中的電源能使O點(diǎn)點(diǎn)為四根導(dǎo)線所圍正方形的中心的磁感應(yīng)強(qiáng)度減為最弱 A. 切斷 B. 切斷 C. 切斷 D. 切斷 【答案】A 5.如圖所示,在“研究影響通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)力的因素”實(shí)驗(yàn)中,要使導(dǎo)體棒的懸線擺角增大,以下操作可行的是( ) A. 增大導(dǎo)體棒中的電流 B. 減少磁鐵的數(shù)量 C. 顛倒磁鐵磁極的上下位置 D. 改變導(dǎo)體棒中的電流方向 【答案】A 【解析】增大安培力即可使導(dǎo)體擺動(dòng)的幅度增大,根據(jù)安培力的公式F=BIL可知,增大導(dǎo)體棒中的電流強(qiáng)度,安培力增大;故A 正確.減小磁鐵的數(shù)量,在磁場(chǎng)中有效長(zhǎng)度減小,安培力減小;故B錯(cuò)誤,顛倒磁鐵磁極的上下位置,只會(huì)改變安培力的方向,不會(huì)改變安培力的大小,故C錯(cuò)誤;改變導(dǎo)體棒中的電流方向,只會(huì)改變安培力的方向,不會(huì)改變安培力的大小,故D錯(cuò)誤;故選A. 6.如圖所示,在傾角為的光滑斜面上,放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在導(dǎo)體棒中通以電流I時(shí),欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,下列外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是 A. ,方向沿斜面向上 B. ,方向垂直斜面向下 C. ,方向豎直向下 D. ,方向豎直向上 【答案】D 【解析】若B方向沿斜面向上,受到的安培力垂直與斜面向下,不可能處于靜止?fàn)顟B(tài),故A錯(cuò)誤;若外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直斜面向下,則沿斜面向下的安培力、支持力與重力,所以棒不可能處于平衡狀態(tài),故B錯(cuò)誤;若外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向下,則水平向左的安培力、支持力與重力,所以棒不可能處于平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;若外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向上,則水平向右的安培力、支持力與重力,處于平衡狀態(tài),則大??;故D正確; 7.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),運(yùn)行的半圓軌跡如圖兩種虛線所示,下列表述正確的是 A. M帶負(fù)電,N帶正電 B. M的速度率小于N的速率 C. 洛倫磁力對(duì)M做正功、對(duì)N做負(fù)功 D. M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間 【答案】A 【解析】A、由左手定則判斷出N帶正電荷,M帶負(fù)電荷,故A正確; B、粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,半徑為:,在質(zhì)量與電量相同的情況下,半徑大說(shuō)明速率大,即M的速度率大于N的速率,故B錯(cuò)誤; C、洛倫茲力總是與速度方向垂直,洛倫茲力對(duì)粒子不做功,故C錯(cuò)誤; D、粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半周,即時(shí)間為周期的一半,而周期為,M的運(yùn)行時(shí)間等于N的運(yùn)行時(shí)間,故D錯(cuò)誤; 故選A。 8.有一帶電量為+q,質(zhì)量為m的帶電粒子,沿如圖所示的方向,從A點(diǎn)沿著與磁場(chǎng)邊界夾角成30、并且垂直磁場(chǎng)的方向,進(jìn)入到磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,已知磁場(chǎng)的上部沒(méi)有邊界,若離子的速度為v,則該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),距離A點(diǎn)的距離( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】帶正電的粒子射入磁場(chǎng)后,由于受到洛倫茲力的作用,粒子將沿如圖所示的軌跡運(yùn)動(dòng),設(shè)從B點(diǎn)射出磁場(chǎng),A、B間的距離為L(zhǎng),射出時(shí)速度的大小仍為v,射出方向與磁場(chǎng)邊界的夾角仍為30. 由于洛倫茲力提供向心力,則:qvB=m ,R為圓軌道的半徑,解得:R= 圓軌道的圓心位于A、B的中垂線上,由幾何關(guān)系可得:=Rsin 30 解得L=,故A正確,BCD錯(cuò)誤 故選:A 9.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其核心部分是分別與高頓交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng),使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是 A. 帶電粒子從磁場(chǎng)中獲得能量 B. 帶電粒子所獲得的動(dòng)能與加速器的電壓有關(guān),電壓越大,動(dòng)能越大 C. 帶電粒子在加速器中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與加速器磁場(chǎng)有關(guān),磁場(chǎng)越強(qiáng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng) D. 帶電粒子所獲得的能量與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關(guān),質(zhì)量和電荷量越大,能量越大 【答案】C 【解析】A、粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),洛倫茲力不做功,在電場(chǎng)中加速,電場(chǎng)力做正功,知離子在電場(chǎng)中獲得能量,在磁場(chǎng)中能量不變,故A錯(cuò)誤。B、帶電粒子獲得最大動(dòng)能時(shí)從磁場(chǎng)中勻速圓周離開(kāi),,解得,則最大動(dòng)能,可知最大動(dòng)能與加速的電壓無(wú)關(guān),與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小有關(guān),故B錯(cuò)誤。C、設(shè)加速次數(shù)為n,每次加速獲得的動(dòng)能,則加速次數(shù)為,總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為,則磁感應(yīng)強(qiáng)度越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),C正確。D、由可知比荷越大時(shí),動(dòng)能越大,故D錯(cuò)誤。故選C。 10.有一半徑為R=0.15 m的圓形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.25 T.一群重力不計(jì)、質(zhì)量為m=310-7kg,電荷量為q=+210-3C的帶電粒子,以速度v=5102m/s由圓周上的同一點(diǎn)A以不同方向射入磁場(chǎng),關(guān)于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短,下列說(shuō)法中正確的是( ) A. 沿半徑v1方向射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) B. 沿與半徑成30的v2方向射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) C. 沿與半徑成30的v3方向射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) D. 所有粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間一樣長(zhǎng) 【答案】C 【解析】粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期:相同,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑:,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng),弦長(zhǎng)越長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的圓心角θ越大,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),沿與半徑成30的V3方向射入的粒子,轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角:θ=60,rsin=0.3sin=0.15m=R,則該粒子對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)為圓形磁場(chǎng)區(qū)域的直徑,該粒子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)最長(zhǎng),轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角θ最大,粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t=T最長(zhǎng);故選C。 二、多選 11.如圖所示,關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用,下列說(shuō)法正確的是( ) A. 甲圖中,電流不產(chǎn)生磁場(chǎng),電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)小磁針的磁場(chǎng)發(fā)生的 B. 乙圖中,磁體對(duì)通電導(dǎo)線的力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的 C. 丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的 D. 丙圖中電流間的相互作用是通過(guò)電荷的電場(chǎng)發(fā)生的 【答案】BC 【解析】甲圖中,電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的;乙圖中,磁體對(duì)通電導(dǎo)線力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的;丙圖中,電流對(duì)另一個(gè)電流力的作用是通過(guò)該電流的磁場(chǎng)發(fā)生的.綜上所述,BC正確. 12.目前世界上正研究的一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī),如圖所示表示它的發(fā)電原理:將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量帶正電荷負(fù)電的粒子。而從整體來(lái)說(shuō)呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場(chǎng),磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B,這時(shí)金屬板上就聚集了電荷,在磁極配置如圖中所示的情況下,下述說(shuō)法正確的是( ) A. A板帶正電 B. 有電流從B經(jīng)用電器流向A C. 金屬板A、B間的電場(chǎng)方向向下 D. 等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場(chǎng)力 【答案】BD 13.如圖所示,有一金屬塊放在垂直于側(cè)面C的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)有穩(wěn)恒電流自左向右通過(guò)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( ) A. 金屬塊上表面的電勢(shì)高于下表面的電勢(shì) B. 磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),金屬塊上、下兩表面間的電勢(shì)差U增大 C. 電流增大時(shí),金屬塊上、下兩表面間的電勢(shì)差U減小 D. 電流不變時(shí),金屬塊中單位體積內(nèi)自由電子越多,上、下兩表面間的電勢(shì)差U越小 【答案】BD 【解析】根據(jù)左手定則,知電子向上表面偏轉(zhuǎn),上表面帶負(fù)電,下表面帶正電,所以上表面比下表面電勢(shì)低,A錯(cuò)誤;最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡,有,得,故B增大時(shí)上下兩表面間的電壓U增大,B正確;設(shè)電流橫截面的寬為b,高為d,電流的微觀表達(dá)式為,電流增大,則v增大,又,則U增大,C錯(cuò)誤;由C選項(xiàng)分析可知,,則,單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)越多,則電壓表的示數(shù)越小,D正確. 14.電荷量分別為q和的兩個(gè)帶電粒子分別以速度和射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為和,磁場(chǎng)寬度為d,兩粒子同時(shí)由A點(diǎn)出發(fā),同時(shí)到達(dá)B點(diǎn),如圖所示,則 A. a粒子帶負(fù)電,b粒子帶正電 B. 兩粒子的軌道半徑之比:: C. 兩粒子的速度之比::2 D. 兩粒子的質(zhì)量之比::2 【答案】ABD 【解析】a粒子是入射的,而b粒子是入射的,由于從B點(diǎn)射出,則a粒子受到的洛倫茲力方向沿b粒子速度方向,而b粒子受到的洛倫茲力方向沿a粒子速度方向,由左手定則可知:a粒子帶負(fù)電、b粒子帶正電,故A正確; AB連線是兩粒子的運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的弦,則弦的中垂線與各自速度方向直線的交點(diǎn)即為各自圓心。結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩圓心的連線與兩個(gè)半徑構(gòu)成一個(gè)角為,另一個(gè)為的直角三角形。根據(jù)幾何關(guān)系,則有兩半徑相比為::,故B正確;AB連線是兩粒子的運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的弦,則弦的中垂線與各自速度方向直線的交點(diǎn)即為各自圓心。結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩圓心的連線與兩個(gè)半徑構(gòu)成一個(gè)角為,另一個(gè)為的直角三角形。則a粒子圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為,而b粒子圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為,粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:,由題意可知,兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,即:,則粒子的周期之比為:::2,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期:,則兩粒子的質(zhì)量之比:::2,故D正確;粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:,解得:,由題意可知:q、B都相同,而::2,::,則粒子的速度大小之比:::,故C錯(cuò)誤;故選ABD。 15.如圖所示,在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電場(chǎng)方向豎直向上,磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,帶電粒子B靜止在正交的電磁場(chǎng)中,另一帶電粒子A以一定的水平速度沿直線向右運(yùn)動(dòng),與粒子B碰撞后粘在一起,碰撞過(guò)程中粒子的電荷量沒(méi)有損失,兩個(gè)粒子的質(zhì)量相等,則下列說(shuō)法正確的是( ) A. 粒子A帶負(fù)電,粒子B帶正電 B. 粒子A的帶電量一定小于粒子B的帶電量 C. 兩粒子碰撞后仍沿直線運(yùn)動(dòng) D. 兩粒子碰撞后會(huì)做向上偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 【答案】BD 【解析】粒子B靜止在電磁場(chǎng)中,則,且粒子B帶正電,粒子A以一定的水平速度在正交的電磁場(chǎng)中沿直線向右運(yùn)動(dòng),則粒子A也帶正電,有,聯(lián)立上面兩式得:,則粒子A的帶電量小于粒子B的帶電量,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確;根據(jù)動(dòng)量守恒定律有,則,由于,因此碰撞后粒子會(huì)做向上的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。 三、解答 16.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,其方向與導(dǎo)軌平面成θ角斜向上且和棒ab垂直,質(zhì)量為m,長(zhǎng)為L(zhǎng),通有電流為I的導(dǎo)體棒ab靜止在水平導(dǎo)軌上,(重力加速度為g)求: (1)ab受到的摩擦力的大?。?)ab受到的支持力的大小. 【答案】(1)f=BILsinθ(2)FN=mg-BILcosθ 【解析】試題分析:由左手定則判斷安培力的方向,畫(huà)出受力圖;由水平方向受力平衡可得摩擦力大??;由豎直方向受力平衡可得支持力大小. (1)ab棒受力如圖所示 因?yàn)榘鬭b處于靜止?fàn)顟B(tài),由水平方向受力平衡可得: (2)設(shè)支持力為,根據(jù)豎直方向上受力平衡得: 則 17.如圖所示,質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子,以初速度v沿垂直磁場(chǎng)方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)帶電粒子所受重力。求: (1)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R; (2)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期T. 【答案】(1) (2) 18.如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖,A為粒子加速器,電壓為U1;B為速度選擇器,磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,板間距離為d;C為偏轉(zhuǎn)分離器,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。今有一質(zhì)量為m、電量為q的初速為零的正離子經(jīng)加速后,恰好通過(guò)速度選擇器,進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 求:(1)粒子進(jìn)入速度選擇器的速度v; (2)速度選擇器的電壓U2 ; (3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R。 【答案】(1) (2) 【解析】⑴粒子經(jīng)加速電場(chǎng)U1加速,獲得速度V,得:qU1=mv2 解得v= ⑵在速度選擇器中作勻速直線運(yùn)動(dòng),得Eq=qvB1 即 ,U2=B1dv = B1d ⑶在B2中作圓周運(yùn)動(dòng),洛侖茲力提供向心力, R=== 19.如圖所示,大量質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,從靜止開(kāi)始經(jīng)極板A、B間加速后,沿中心線方向陸續(xù)進(jìn)入平行極板C、D間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入右側(cè)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后從磁場(chǎng)左邊界飛出。已知A、B間電壓為U0;極板C、D長(zhǎng)為L(zhǎng),間距為d;磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,磁場(chǎng)的左邊界與C、D右端相距L,且與中心線垂直。假設(shè)所有粒子都能飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),并進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)粒子的重力及相互間的作用,則: (1)求粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t; (2)求能使所有粒子均能進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的偏轉(zhuǎn)電壓的最大值U; (3)接第(2)問(wèn),當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U/2時(shí),求粒子進(jìn)出磁場(chǎng)位置之間的距離。 【答案】(1)(2)(3) 【解析】(1)粒子在AB間加速,有(2分) 又粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,水平方向: (2分) 所以: (1分) (2)當(dāng)粒子擦著偏轉(zhuǎn)極板邊緣飛出時(shí),偏轉(zhuǎn)電壓最大即(2分) 又(1分) 且(1分) 代入第(1)問(wèn)數(shù)據(jù)得: (2分) (3)設(shè)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度為v0,離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度為v,速度v的偏向角為θ,在磁場(chǎng)中軌道半徑為r 粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí), (1分) 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中: (2分) 粒子進(jìn)出磁場(chǎng)位置之間的距離(1分) 解得(2分) 20.如圖所示,豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),大小分別為B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場(chǎng),大小也為E;第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道,軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切,最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N,一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上(y>0)的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動(dòng),恰好通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng),過(guò)N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限,并在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)(已知重力加速度為g). (1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量; (2)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)O至少多高; (3)若該小球以滿足(2)中OP最小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限,通過(guò)N點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)時(shí)間t=2小球距坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離s為多遠(yuǎn)? 【答案】(1)正電,,(2)(3) 【解析】(1)小球進(jìn)入第一象限正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)后,在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),說(shuō)明重力與電場(chǎng)力平衡,設(shè)小球所帶電荷量為q,則有① 解得:② 又電場(chǎng)方向豎直向上,故小球帶正電. (3)小球由O運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中設(shè)到達(dá)N點(diǎn)的速度為vN,由機(jī)械能守恒定律得: ⑦ 由④⑦解得:⑧ 小球從N點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域后,在絕緣光滑水平面上做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a,則有:沿x軸方向有: ⑨ 沿電場(chǎng)方向有:⑩ 由牛頓第二定律得:? t時(shí)刻小球距O點(diǎn)為:- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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