2022年高考物理 1月期末考、3月質(zhì)檢、5月二模及名校聯(lián)考分類匯編 9磁場

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1、2022年高考物理 1月期末考、3月質(zhì)檢、5月二模及名校聯(lián)考分類匯編 9磁場 電子槍 偏轉(zhuǎn)線圈 電子束 熒光屏 a b O 1.【xx屆廈門市5月市質(zhì)檢】顯像管原理的示意圖如圖所示,當沒有磁場時,電子束將打在熒光屏正中的O點,安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場,使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設垂直紙面向里的磁場方向為正方向,若使高速電子流打在熒光屏上的位置由a點逐漸移動到b點,下列變化的磁場能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是 O B0 -B0 t0 B t O B0 -B0 t0

2、 B t O B0 -B0 t0 B t O B0 -B0 t0 B t A. B. C. D. 2.【xx屆福州市3月市質(zhì)檢】如圖所示,在平行線.MN、PQ之間存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面的磁場(未畫出),磁場的磁感應強度從左到右逐漸增大。一帶電微粒進入該區(qū)域時,由于受到空氣阻力作用,恰好能沿水平直線OO’通過該區(qū)域。帶電微粒所受的重力忽略不計,運動過程帶電量不變。下列判斷正確的是 A.微粒從左向右運動,磁場方向向里 B.

3、微粒從左向右運動,磁場方向向外 C.微粒從右向左運動,磁場方向向里 D.微粒從右向左運動,磁場方向向外 3.【寧德市xx屆高三上單科質(zhì)檢】利用霍爾效應制作的霍爾元件,廣泛應用于測量和自動控制等領域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度B垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I,C、D兩側(cè)面會形成電壓U,下列說法中正確的是( ) A.電壓U僅與材料有關 B.若元件的載流子是自由電子,則C側(cè)面電勢高于D側(cè)面電勢 C.在測地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平 D.在測地球兩極上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平

4、 4.【廈門市xx屆高三上期末質(zhì)檢】如圖是回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒,兩金屬盒置于勻強磁場中,并分別與高頻電源相連?,F(xiàn)分別加速氘核(q1、m1)和氦核(q2、m2)。已知q2=2q1,m2 =2m1,下列說法中正確的是( ) A.它們的最大速度相同 B.它們的最大動能相同 C.僅增大高頻電源的電壓可增大粒子的最大動能 D.僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能 5.【三明市xx屆高三上聯(lián)考】圖甲是回旋加速器的原理示意圖。其核心部分是兩個D型金屬盒, 在加速帶電粒子時,兩金屬盒置于勻強磁場中(磁感應強度大小恒定),并分別與高頻電源相連。加速時某帶

5、電粒子的動能EK隨時間t變化規(guī)律如下圖乙所示,若忽略帶電粒子在電場中的加速時間,則下列判斷正確的是( ) A.離子由加速器的中心附近進入加速器 B.高頻電源的變化周期應該等于tn-tn-1 C.粒子加速次數(shù)越多,粒子最大動能一定越大 D.D形盒中的高頻電源電壓越大,粒子獲得的最大動能越大 6.【龍巖市xx屆高三上期末質(zhì)檢】如圖所示,在光滑水平面上輕質(zhì)彈簧的左端與擋板固定,右端與條形磁鐵相連,此時磁鐵對水平面的壓力為N1。現(xiàn)在磁鐵正中央上方固定一導體棒,導體棒中通有垂直紙面向外的電流,此時磁鐵對水平面的壓力為N2。則以下說法正確的是( ) A.彈簧長度

6、將變長,N1>N2 B.彈簧長度將變長,N1N2 D.彈簧長度將不變,N1

7、正電,沿順時針方向運動 B.小球帶負電,沿順時針方向運動 (第13題圖) C.小球帶正電,沿逆時針方向運動 D.小球帶負電,沿逆時針方向運動 9、【泉州四校xx屆高三第二次聯(lián)考】如圖所示,長為L的通電直導體棒放在光滑水平絕緣軌道上,勁度系數(shù)為k的水平輕彈簧一端固定,另一端拴在棒的中點,且與棒垂直,整個裝置處于方向豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中,彈簧伸長x,棒處于靜止狀態(tài).則 ( ) B b a k A.導體棒中的電流方向從b流向a B.導體棒中的電流大小為 C.若只將磁場方向緩慢順時針轉(zhuǎn)過一小角度,x變大 D.若只將磁場方向緩慢逆時針轉(zhuǎn)過一小角度

8、,x變大 C D E F UCD B I 10、【泉州四校xx屆高三第二次聯(lián)考】利用霍爾效應制作的霍爾元件,廣泛應用于測量和自動控制等領域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度B垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I, C、D兩側(cè)面會形成電勢差UCD,下列說法中正確的是( ) A.電勢差UCD僅與材料有關 B.若霍爾元件的載流子是自由電子,則電勢差UCD>0 C.僅增大磁感應強度時,電勢差UCD變大 D.在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平 1.(20分)【xx屆福州市5月市質(zhì)檢】如圖a所示,水平

9、直線MN下方有豎直向上的勻強電場,現(xiàn)將一重為不計、比荷= 105C/kg的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放,經(jīng)過×105s后,電荷以v0=1.5×l04m/s的速度通過MN進入其上方的勻強磁場,磁場與紙面垂直,磁感應強度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時為t=0時刻)。求: (1)勻強電場的電場強度E; (2)圖b中×105s時刻電荷與O點的水平距離; (3)如果在O點右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間。 解:⑴電荷在電場中做勻加速直線運動,有 ①

10、 (2分) ② (2分) 由①②得 N/C ③ (1分) (2)當磁場垂直紙面向外時,設電荷運動的半徑r1,周期為T1 cm ④ (1分) 周期 s ⑤ (1分) 當磁場垂直紙面向里時,設電荷運動的半徑r2,周期為T2 同理得 cm ⑥ (1分) 周期 s ⑦(1分) 故電荷從t=0時刻開始做周期性運動,其運動軌跡如圖所示。×10-5s時刻,電荷與O點的水平距離 Δd==4.0cm ⑧(2分) (3)電荷從第一

11、次通過MN開始,設其運動的周期為T s ⑨(2分) 根據(jù)電荷的運動情況可知,電荷到達檔板前運動的完整周期數(shù)為15個,則電荷沿MN運動的距離s=15Δd=60cm ⑩(2分) 故最后7.5cm的距離如圖所示,有 ? (2分) 解得 則 ?(1分) 故電荷運動的總時間 s ?(2分) 2、【xx屆南平市5月市質(zhì)檢】如圖為一長2L=3m的真空容器,等分為兩部分。擋板上有可定時開啟的閥門A、B。A開啟的時間0~3t,召開啟的時間為4t~6 t,其中t=10-6s.比荷C/kg一群帶正

12、電的粒子,從t=0時刻開始,粒子經(jīng)電容器MN加速后(粒子通過電容器的時間極短,可忽略),有一些粒子可能順利通過A、B閥門進入右方區(qū)域。以B閥門為坐標原點建立xOy坐標系。(不計粒子的重力和粒子間的相互作用力) (1)當加速電壓U1 =18V時,求粒子到達A閥門的時間是多少?判斷粒子能否通過B閥門? (2)在(1)問的條件下,在xOy坐標系1m×lm的ocdf虛線范圍內(nèi)加上E=200 N/C、方向豎直向上的勻強電場,求粒子射出電場的位置; (3)由于電壓極度不穩(wěn)定,使得粒子在通過電容時可能受到0~200V之間任意加速電壓的作用。在圖中1m×lm的ocdf虛線范圍內(nèi)加上B=2.5×l

13、0-4T的勻強磁場,方向垂直紙面向里。此情況下,0

14、度滑過平臺后,垂直于邊界GH在t=T/4時刻進入復合場,剛進入復合場時磁場方向向外且為正值。小球以不變的速率運動至O點處恰好與絕緣物塊發(fā)生正碰,碰撞過程沒有能量損失(碰撞時間不計)。碰撞后小球恰能垂直于邊界GH返回低一級平臺上,而絕緣物塊從C點向右運動到最遠點D,C、D間的距離為,(重力加速度為g) 求: (1)交變磁場變化的周期; (2)小球從高一級平臺左邊緣滑出的初速度; (3)絕緣物塊從C點運動至D點時,彈簧具有的彈性勢能. 4.【漳州市xx年5月適應性練習】如圖甲所示,M、N為豎直放置的兩塊平行金屬板,圓形虛線為

15、與N相連且接地的圓形金屬網(wǎng)罩(不計電阻)。PQ為與圓形網(wǎng)罩同心的金屬收集屏,通過阻值為r0的電阻與大地相連。小孔s1、s2、圓心O與PQ中點位于同一水平線上。圓心角2θ=120°、半徑為R的網(wǎng)罩內(nèi)有大小為B,方向垂直紙面向里的勻強磁場。M、N間相距且接有如圖乙所示的隨時間t變化的電壓,(0tT),(t >T)(式中,T已知),質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場,接著通過s2進入磁場。(質(zhì)子通過M、N的過程中,板間電場可視為恒定,質(zhì)子在s1處的速度可視為零,質(zhì)子的重力及質(zhì)子間相互作用均不計。) (1)若質(zhì)子在t >T時刻進入s1,為使質(zhì)子能打到收集屏的中心需在圓形磁場

16、區(qū)域加上一個勻強電場,求所加勻強電場的大小和方向? (2)質(zhì)子在哪些時間段內(nèi)自s1處進入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上? r0 O UMN t T 2T 3T 乙 U0 +e B M N O P Q 甲 s2 s1 v0 m (3)若毎秒鐘進入s1的質(zhì)子數(shù)為n,則收集屏PQ電勢穩(wěn)定后的發(fā)熱功率為多少? 4、(共20分)解: (1) 在電場中,由動能定理得 (2分) 為使質(zhì)子做勻速直線運動,有 (2分) 解得E= (1

17、分) 方向豎直向下 (1分) (2) 質(zhì)子在板間運動,根據(jù)動能定理,有 (2分) 質(zhì)子在磁場中運動,根據(jù)牛頓第二定律,有 (2分) 若質(zhì)子能打在收集屏上,軌道半徑與半徑應滿足的關系: (2分) 解得 (1分) 結(jié)合圖象可知:質(zhì)子在t和tT之間任一時刻從s1處進入電場,均能打到 收集屏上

18、 (1分) (3)穩(wěn)定時, 收集屏上電荷不再增加,即在t>T 時刻以后,此時,,收集屏與地面電勢差恒為U,U=Ir0 單位時間到達收集板的質(zhì)子數(shù)n 單位時間內(nèi),質(zhì)子的總能量為 (2分) 單位時間內(nèi)屏上發(fā)熱功率為 (1分) 消耗在電阻上的功率為

19、 (2分) 所以收集板發(fā)熱功率 (1分) (用其他正確解法同樣給分)。 5.(19分)【漳州市xx年5月適應性練習】如圖所示,在xoy平面內(nèi),直線MN與x軸正方向成300角,MN下方是垂直于紙面向外的勻強磁場,MN與y軸正方向間存在電場強度E=×105N/C的勻強電場,其方向與y軸正方向成600角且指向左上方,一重力不計的帶正電粒子,從坐標原點O沿x軸正方向進入磁場,已知粒子的比荷=107C/kg,結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,試問: (1) 若測得該粒子經(jīng)過磁場的時間t1=,求磁感應強

20、度的大小B; (2)粒子從坐標原點開始到第一次到達y軸正半軸的時間t; 0 x/m y/m E M N 300 600 (3)若粒子的速度v0=1.0×106m/s,求粒子進入電場后最終離開電場時的位置坐標? (1)由幾何關系可知: ①(2分) 又 ②(1分) 聯(lián)立①②式解得 B=0.5T ③(1分) (2)

21、設粒子在磁場中運動的半徑為r,速度為v,由幾何關系可知,POQ為等腰三角形,所以PO=OQ=r,PQ=,故 ④(3分) ⑤(1分) 0 x y E M N n m P Q 300 600 A (0,d) 由②③④⑤式聯(lián)立得 ⑥(2分) (3)粒子進入電場后做類平拋,設垂直于電場方向的距離為m,電場方向的距離為n,粒子離開電場時經(jīng)過y軸,其位置坐標為A(0

22、,d),所以 ⑦(1分) ⑧(1分) ⑨(1分) ⑩(1分) 又 (1分) (2分) 聯(lián)立⑦⑧⑨⑩式得d=2.0m

23、 (2分) 6.(18分)【xx屆廈門市3月市質(zhì)檢】在平面直角坐標系xOy中,第一象限存在如圖所示的勻強電場,場強方向與y軸負方向成θ角。第四象限存在垂直于平面向里的勻強磁場,磁感應強度B=0.4T。一荷質(zhì)比=5.0×105C/kg的帶正電的粒子從y軸負半軸上的P點以速度v0=4.0×l03m/s垂直于y軸射入磁場,經(jīng)x軸上的N點與x軸負方向也成θ角射入電場,最后恰好從坐標原點O射出,已知θ= 60°,不計粒子重力。求: (1)粒子在磁場中運動的軌道半徑r; (2)粒子在磁場中從P點運動到N點的時間t; (3)勻強電場場強E的大小。 7.(20分)【

24、xx屆泉州市3月質(zhì)檢】如圖所示的xOy平面,y軸左側(cè)存在勻強電場,電場方向與x軸夾角為30°,y軸右側(cè)固定一個與y軸相切的薄圓筒,圓心O′的坐標為,圓筒上有小孔a,O、a、O′共線且與x軸夾角也為30°,圓筒內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直xOy平面向里的勻強磁場。在坐標為的P點將一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子由靜止釋放,不計粒子的重力。 (1)若電場強度大小為Ei,求粒子離開電場時速度v1的大??; (2)若粒子從a孔進入磁場與筒壁發(fā)生兩次碰撞后剛好從a孔返回電場,粒子與筒壁碰撞時電荷量和動能均無損失,求粒子從P點出發(fā)到第一次返回P點的時間t; (3)為使粒子從a孔進

25、入磁場后均能從a孔返回電場,求電場強度E2大小的可能值。 8.【福州市xx屆高三第一學期期末質(zhì)量檢查】(15分)如圖a所示,一個質(zhì)量為m = 2.O×1O-11kg,電荷量q =1.O×1O-5C的帶負電粒子(重力忽略不計),從靜止開始經(jīng)U1=100V電壓加速后,垂直于場強方向進入兩平行金屬板間的勻強偏轉(zhuǎn)電場。偏轉(zhuǎn)電場的電壓U2=100V,金屬板長L=20cm,兩板間距d =1Ocm. (1)粒子進人偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0大??; (2)粒子射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角θ; (3)在勻強電場的右邊有一個足夠大的勻強磁場區(qū)域。若以粒子進入磁場的時

26、刻為t =0,磁感應強度B的大小和方向隨時間的變化如圖b所示,圖中以磁場垂直于紙面向內(nèi)為正。如圖建立直角坐標系(坐標原點為微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時初速度方向與磁場的交邊界點)。求在t =×10-6s時粒子的位置坐標(X,Y)。(答案可以用根式表示,如用小數(shù),請保留兩位有效數(shù)字) 解:(1)粒子在加速電場中由動能定理得 解得v0=1.0×104m/s (3分) (2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動,有 (1分), (1分) 飛出電場時,速度偏轉(zhuǎn)角的正切: (2分) 解得 θ=30° (1分) 飛出電場時,偏轉(zhuǎn)距離 (1分)

27、 (3)進入磁場時粒子的速度 (1分) 設粒子在磁場中做圓周運動的周期為T,圓周運動半徑為r。則由 得 (1分) (1分) 依題意,知粒子在t=0到t內(nèi)和在t到t時間內(nèi)在磁場中轉(zhuǎn)過的圓弧所對的圓心角均為,粒子的運動軌跡應如圖所示。 由幾何關系得 (2分) (2分) 9.(12分)【寧德市xx年普通高中畢業(yè)班單科質(zhì)量檢查】 如圖所示,真空中有以(r,0)為圓心,半徑為r的圓形勻強磁場區(qū)域,磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向里,在y=r的虛線上方足夠大的范圍內(nèi),有水平向左的勻強電場,電場強度的大小

28、為E。從O點向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子,質(zhì)子的運動軌跡均在紙面內(nèi),且質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r,已知質(zhì)子的電荷量為q,質(zhì)量為m,不計重力、粒子間的相互作用力及阻力的作用。求: (1)質(zhì)子射入磁場時速度的大??; (2)沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子,到達y軸所需的時間; (3)與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入的質(zhì)子,到達y軸時的速度大小。, 10.(10分)【三明市xx屆高三上聯(lián)考】如圖,與水平面成37°傾斜軌道AB,其延長線在C點與半圓軌道CD(軌道半徑R=1m)相切,全部軌道為絕緣材料制成且放在豎直面內(nèi)。整個空間存在水平向左的勻強電場,MN的右側(cè)存在垂

29、直紙面向里的勻強磁場。一個質(zhì)量為0.4kg的帶電小球沿斜面AB下滑,至B點時速度為,沿著直線BC運動,小球在BC段對軌道無壓力,運動到達C處進入半圓軌道,進入時無動能損失,小球剛好能到達D點,到達D點的同時撤去磁場。不計空氣阻力,g=10m/s2,cos37°=0.8,求: (1)小球帶何種電荷。 (2)小球離開D點后若落在AC上,其交點距C點的距離多少. (3)小球在半圓軌道部分克服摩擦力所做的功。 解: (1)正電荷 (2分) (2)依題意可知小球在BC間做勻速直線運動. 在C點的速度為:

30、 在BC段其受力如圖所示,設重力和電場力合力為F. F=qvCB (1分) 又 F=mg/cos37°=5N 解得: 在D處由牛頓第二定律可得: (1分) a=F/m 由

31、得: (1分) 11.(14分)【廈門市xx屆高三上期末質(zhì)檢】如圖(a)所示,平行金屬板A和B間的距離為d,左側(cè)有一半徑為R的圓形勻強磁場區(qū)域,磁場中心與兩金屬板的中心線在一條直線上。在A、B板上加上如圖(b)所示的方波形電壓,t=0時A板比B板的電勢高,電壓的正向值為U0,反向值也為U0.現(xiàn)有由質(zhì)量為m的帶正電且電荷量為q的粒子組成的粒子束,沿與水平成60°方向正對磁場圓心,以速度 射入,帶電粒子恰好水平射出磁場區(qū),并進入電場。所有粒子在AB間電場區(qū)的飛行時間均為T.不計重力影響.求: (1)磁感應強度。 (2)t=0時刻進入電場的粒子

32、,飛出電場時的速度大小和方向。 (3)粒子飛出電場時的位置離O′點的距離范圍。 12.(12分)【龍巖市xx屆高三上期末質(zhì)檢】如圖所示,真空中有一垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場,一根輕繩固定于場內(nèi)的O點,繩的末端拴一絕緣帶電小球。已知磁場的磁感應強度為B,繩長為L,小球帶電量為+q,質(zhì)量為m。讓小球在圖示的豎直平面內(nèi)擺動,繩與豎直方向的最大偏角為θ。 (1)若擺球能正常擺動,求擺球從右向左運動與從左向右運動經(jīng)過最低點時,繩子的拉力之差。 (2)為保證擺球能正常擺動,對磁感應強度B有什么限制? 13.(13分)【莆田市xx屆高三上期末質(zhì)檢】如圖所示,水平線

33、MN的上方區(qū)域存在場強大小為E的勻強電場,其方向指向右上方且與MN的夾角θ=45°,MN的下方區(qū)域存在磁感應強度為B的勻強磁場,其方向垂直紙面向外。一個重力不計、質(zhì)量為m、電量為q的帶負電粒子,從MN上的O點,以v0的初速度沿電場方向射入勻強電場,并記為第一次經(jīng)過MN。求: (1)粒子從O點出發(fā)到第二次經(jīng)過MN經(jīng)歷的時間t; (2)粒子第三次經(jīng)過MN的位置與O之間的距離s; (3)粒子第四次經(jīng)過MN時速度v的大小。 14、【漳州市xx屆高三上期末質(zhì)檢】 O 600 A y x E2 D C B E1 1

34、5. (10分) 【南安一中xx屆高三上期末試題】如圖所示,坐標系xOy在豎直平面內(nèi),水平軌道AB和斜面BC均光滑 且絕緣,AB和BC的長度均為L,斜面BC與水平地面間的夾角θ=600?,有一質(zhì)量為m、電量為+q的帶電小球(可看成質(zhì)點)被放在A點。已知在第一象限分布著互相垂直的勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向上,場強大小,磁場為水平方向(圖中垂直紙面向外),磁感應強度大小為B;在第二象限分布著沿x軸正向的水平勻強電場,場強大小?,F(xiàn)將放在A點的帶電小球由靜止釋放(運動過程中小球所帶的電量不變),則 (1)小球到B點的速度大?。? (2)從A點開始,小球需經(jīng)多少時間才能落到地面?

35、 解:(1)設帶電小球運動到B點時速度為vB則由功能關系: O 600 A y x E2 D C E1 O′ B 解得: ①2分 (2)設帶電小球從A點運動到B點用時為t1, ②2分 當帶電小球進入第二象限后所受電場力為 ③ 所以帶電小球做勻速圓周運動: ④ 則帶電小球做勻速圓周運動的半徑 ⑤ 則其圓周運動的圓心為如圖所示的點, 假設小球直接落在水平面上的點,則 重合,小球正好打在C點。 所以帶電小球從B點運動到C點運動時間

36、 ⑥ 所以小球從A點出發(fā)到落地的過程中所用時間 ⑦6分 16、(19分)【漳州市xx年5月適應性練習】如圖甲所示為一種研究高能粒子相互作用的部分簡化裝置,粒子先由k個加速電場從靜止開始加速后,被導入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)型真空管道。每個加速電場電壓均為U,在管道內(nèi)有n個控制粒子轉(zhuǎn)彎的圓形磁場,連續(xù)均勻分布在整個圓周上,每個圓形磁場的磁感應強度大小均為B。粒子在環(huán)形管道中沿管道中心線做半徑為R的勻速圓周運動,經(jīng)過每個圓形磁場時,入射點和出射點都在同一條直徑的兩端(如圖乙所示)。粒子重力不計,且不考慮粒子的相對論效應,(k、U、R、B、n為已知量)求: (1

37、)粒子進入圓環(huán)型真空管道時的速度大小v; (2)粒子經(jīng)過每個圓形磁場區(qū)域的時間t; (3)環(huán)形管道的內(nèi)環(huán)半徑a. 圖甲 O U U k個 a O B O1 圖乙 U U k個 解:(1)設粒子質(zhì)量為m、電荷量為q,由動能定理得: ①(2分) 又 ②(2分) 得: ③(2分) (2)由 ④(2分)

38、 ⑤(2分) 得 ⑥(2分) O r O1 r a A R (3)設圓形磁場的區(qū)域半徑r,在RtΔAO1O中,有: ⑦(1分) sinπ/n=r/R ⑧(2分) ⑨(2分) 得:a=R(cosπ/n-sinπ/n) ⑩(2分) 17、【xx屆龍巖市5月市質(zhì)檢】 18、【xx屆泉州市5月市質(zhì)檢】 B v00 L a b E 19.(20分)【

39、廈門雙十中學xx屆高三5月熱身】如圖所示,在豎直平面內(nèi)放置一長為L的薄壁玻璃管,在玻璃管的a端放置一個直徑比玻璃管直徑略小的小球,小球帶電荷量為-q、質(zhì)量為m。玻璃管右邊的空間存在著勻強電場與勻強磁場的復合場。勻強磁場方向垂直于紙面向外,磁感應強度為B;勻強電場方向豎直向下,電場強度大小為mg/q。電磁場的左邊界與玻璃管平行,右邊界足夠遠。玻璃管帶著小球以水平速度v0垂直于左邊界向右運動,由于水平外力的作用,玻璃管進入磁場后速度保持不變,經(jīng)一段時間后小球從玻璃管b端滑出并能在豎直平面內(nèi)自由運動,最后從左邊界飛離電磁場。設運動過程中小球的電荷量保持不變,不計一切阻力。求: (1)小球從玻璃管b

40、端滑出時速度的大小 (2)從玻璃管進入磁場至小球從b端滑出的過程中,外力F隨時間t變化的關系 (3)通過計算求出小球離開磁場時的速度方向 (3)設小球在管中運動時間為t,小球在磁場中做圓周運動的半徑為R,軌跡如圖所示, t0時間內(nèi)玻璃管的運動距離 x=v0t ……………………………………………(2分) 由牛頓第二定律得: ………………………………………………(2分) 由幾何關系得: …………………………………………………(2分) 所以 ………………………………………(2分) 可得sinα=0 ……………………………………………(1分) 故,即小球飛離磁場

41、時速度方向垂直于磁場邊界向左。 20.(20分)【龍巖一中xx屆5月考前熱身】如圖甲所示,空間Ⅰ區(qū)域存在方向垂直紙面向里的有界勻強磁場,左右邊界線MN與PQ相互平行,MN右側(cè)空間Ⅱ區(qū)域存在一周期性變化的勻強電場,方向沿紙面垂直MN邊界,電場強度的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向左為電場的正方向).一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,在t=0時刻從電場中A點由靜止開始運動,粒子重力不計. (1)若場強大小E1=E2=E,A點到MN的距離為L,為使粒子進入磁場時速度最大,交變電場變化周期的最小值T0應為多少?粒子的最大速度v0為多大? (2)設磁場寬度為d,改變磁感應強度B的大小,使粒子以速度v1進

42、入磁場后都能從磁場左邊界PQ穿出,求磁感應強度B滿足的條件及該粒子穿過磁場時間t的范圍. (3)若電場的場強大小E1=2E0,E2=E0,電場變化周期為T,t=0時刻從電場中A點釋放的粒子經(jīng)過n個周期正好到達MN邊界,假定磁場足夠?qū)?,粒子?jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后又回到電場中,向右運動的最大距離和A點到MN的距離相等.求粒子到達MN時的速度大小v和勻強磁場的磁感應強度大小B. 解:(1)當粒子在電場中一直做加速運動,進入磁場時速度最大,設加速時間為t,則 (2分) (1分) 解得 (1分) 由功能關系有 (2分)解得 (1分) (2)設粒子

43、在磁場運動的軌道半徑為r,則有 (2分) (1分) 解得 (1分) 根據(jù)幾何關系,粒子在磁場中通過的弧長s應滿足的條件是 (1分) 粒子穿過磁場時間 (2分) 解得 (1分) (3)粒子在電場變化的前半周期內(nèi)加速度大小 后半周期內(nèi)加速度大小 在一個周期內(nèi)速度的增量 經(jīng)過n個周期到達MN時 (1分) 解得 (1分) 粒子在磁場中運動的周期 粒子在磁場中運動的時間 (1分) 粒子在向右運動的最大距離和A點到MN的距離相等,說明粒子返回電場減速運動正好是前面加速

44、的逆過程,根據(jù)對稱性可知,在磁場中運動時間應滿足 (k=0、1、2、3……) (1分) 解得 (k=0、1、2、3……) (1分) 21、【福州一中xx屆5月考前模擬】如圖(a)所示,在直角坐標系0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場,右側(cè)有一個以點(3L,0)為圓心,半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與x軸的交點分別為M、N?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m,帶電量為e的電子,從y軸上的A點以速度v0沿x軸正方向射入電場,飛出電場后恰能從M點進入圓形區(qū)域,速度方向與x軸夾角30°,此時圓形區(qū)域加如圖(b)所示周期性變化的磁場(以電子進入圓形區(qū)域開始計時,且磁場方向以垂直于紙面向外為正方向),最

45、后電子運動一段時間后從N點飛出,速度方向與x軸夾角也為30°。求: (1)電子進入圓形區(qū)域時的速度大?。? (2)0≤x≤L區(qū)域內(nèi)勻強電場的場強大??; (3)寫出圓形區(qū)域磁場的變化周期T、磁感應強度B0的大小各應滿足的表達式。 解析:(1)電子在電場中作類平拋運動,射出電場時,如圖1 由速度關系: (3分) 解得 (1分) (2)由速度關系得

46、 (2分) 在豎直方向 (2分) 解得 (1分) v0 v 圖1 vy 圖2 (3)在磁場變化的半個周期內(nèi)粒子的偏轉(zhuǎn)角為600(如圖2)所以,在磁場變化的半個周期內(nèi),粒子在x軸方向上的位移等于R。粒子到達N點而且速度符合要求的空間條件是: (2分)

47、 電子在磁場作圓周運動的軌道半徑 (2分) 得 (2分) 若粒子在磁場變化的半個周期恰好轉(zhuǎn)過圓周,同時MN間運動時間是磁場變化半周期的整數(shù)倍時,可使粒子到達N點并且速度滿足題設要求。應滿足的時間條件: (3分) 代入T的表達式得: (2分) 22.【三明一中xx屆5月考前模擬】(20分)如圖(甲)所示,在直角坐標系0

48、≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場,右側(cè)有一個以點(3L,0)為圓心、半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與x軸的交點分別為M、N。現(xiàn)有一質(zhì)量為m,帶電量為e的電子,從y軸上的A點以速度v0沿x軸正方向射入電場,飛出電場后從M點進入圓形區(qū)域,速度方向與x軸夾角為30°。此時在圓形區(qū)域加如圖(乙)所示周期性變化的磁場,以垂直于紙面向外為磁場正方向),最后電子運動一段時間后從N飛出,速度方向與進入磁場時的速度方向相同(與x軸夾角也為30°)。求: (1)電子進入圓形磁場區(qū)域時的速度大??; (2) 0≤x≤L區(qū)域內(nèi)勻強電場場強E的大小; (3) 寫出圓形磁場區(qū)域磁感應強度B0的大小、磁場變化周期T

49、各應滿足的表達式。 y B0 -B0 T 2T t B O (甲) x ? v0 E L 2L 3L 4L M N A O (乙) ? ? 解:⑴ 電子在電場中作類平拋運動,射出電場時,如圖1所示。 由速度關系: (2分) y 解得 (2分) A O (1) x ? v0 E L 2L 3L 4L M N (2) v0 v vy M N 30° 60° R O 2L ⑵ 由速度關系得 (2分)

50、 在豎直方向 (2分) 解得 (2分) ⑶ 在磁場變化的半個周期內(nèi)粒子的偏轉(zhuǎn)角為60°(如圖2),所以,在磁場變化的半個周期內(nèi),粒子在x軸方向上的位移恰好等于R。粒子到達N點而且速度符合要求的空間條件是: 2nR=2L (2分) 電子在磁場作圓周運動的軌道半徑 (2分) 解得 (n=1、2、3……) (2分)若粒子在磁場變化的半個周期恰好轉(zhuǎn)過圓周,若粒子在磁場變化的半個周期恰好轉(zhuǎn)過圓周,同時MN間運動時間是磁場變化周期的整數(shù)倍時,可使粒子到達N點并且速度滿足題設要求。應滿足的時間條件:                              

51、                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

52、        (1分) 代入T的表達式得:(n=1、2、3……) (2分) 23、(15分)【廈門外國語學校xx屆5月考前模擬】在科技館中有一種彈球游戲,其原理可以簡化為如下圖所示模型。有一矩形水平平臺abcd,e和f分別為ad、bc的中點,平臺的高度為5m,ab長度為10m,在平臺上方存在著水平向里E=10V/m的勻強電場和豎直方向的勻強磁場B=1T,其余地方無電場和磁場。某時刻小球2從f點的正下方以速度m/s沿gh水平向右彈出,之后帶電量為q=+1C的絕緣小球1以速度沿ef方向水平向右彈出,且efgh在同一直線上。 為使

53、小球1能砸到小球2,不計一切摩擦,(g取10m/s2)。求: A. 小球1速度的大小和勻強磁場B的方向。 B. 小球1應該比小球2晚多長時間彈出。 解:(1)小球1在復合場中應該沿直線運動,所以 ,  ?。ǎ撤郑? 帶入數(shù)據(jù)得:=10m/s,(2分) B的方向豎直向上(2分) (2) 小球1到bc邊時平拋     ?。ǎ卜郑? 解得:t=1s,x=10m(2分) 小球2運動到x處的時間:s(1分) 小球1運動到x處的時間:(1分) 所以(2分) 所以小球1比小球2晚0.5s彈出。 24、(14分)【泉州四校xx屆高三第二次聯(lián)考】如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的坐標系xoy

54、,在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度大小為B=0.5T,還有沿x軸負方向的勻強電場,場強大小為E=2N/C.在其第一象限空間有沿y軸負方向的、場強大小也為E的勻強電場,并在y>h=0.4m的區(qū)域有磁感應強度也為B的垂直于紙面向里的勻強磁場.一個帶電荷量為q的油滴從圖中第三象限的P點得到一初速度,恰好能沿PO作勻速直線運動(PO與x軸負方向的夾角為θ=45O),并從原點O進入第一象限.已知重力加速度g=10m/s2,問: ①油滴在第三象限運動時受到的重力、電場力、洛倫茲力三力的大小之比,并指出油滴帶何種電荷; ② 油滴在P點得到的初速度大小? ① 油滴在第一象限運動的時間。 由幾何關系和圓周運動的周期關系式(1分) 知由A→C的圓周運動時間為 (2分),由對稱性知從C→N的時間 在第一象限運動的總時間(2分)

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