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安徽省2013年高考物理二轮复习 专题升级训练九 带电粒子在电磁场中的运动专题升级训练卷
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　　　　专题升级训练九 带电粒子在电磁场中的运动　　（满分：100分 时间：60分钟）　　一、选择题（本题共8小题，每小题7分，共56分。在每道小题的四个选项中，只有一个选项正确）　　1．（2012?南京四校联考）如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（ ）。　　　　A．穿出位置一定在O′点下方　　B．穿出位置一定在O′点上方　　C．运动时，在电场中的电势能一定减小　　D．在电场中运动时，动能一定减小　　2．（2012?山西忻州一中四校高三联考）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，& 2013 - 2014 作业宝. All Rights Reserved. 沪ICP备号-9上饶中学钟天胜物理工作室
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上饶中学高三年级第十八周周练
上传: 钟天胜 &&&&更新时间： 20:46:56
上饶中学高三年级第十八周周练 物 理 试 卷 && 命题人：钟天胜 &&&时间：90分钟&&& 总分：100分 一、选择题（共12题，每小题4分，共48分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全选对的得4分，选对但不全的得2分） 1、如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里，一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？（&&& ） A.粒子速度的大小&&&&&&& B.粒子所带的电荷量 C.电场强度&&&&&&&&&&&&& D.磁感应强度 2、某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(　　) A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零 B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起 D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起 3、图中装置可演示磁场对通电导线的作用，电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆，当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动，下列说法正确的是（&&& A.若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动 B.若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动 C.若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动 D.若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动 4、一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定带电粒子的电荷量与质量之比，则只需要知道 （&&&& ） A．运动速度v和磁感应强度B& &&&&&&&&&&&& B．磁感应强度B和运动周期T C．轨道半径r和运动速度v&&&&&& &&&&&&&&&&&& D．轨道半径r和磁感应强度B 5、如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O&点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b （&&& ）[来源 A．穿出位置一定在O&点下方 &&&&B．穿出位置一定在O&点上方 C．运动时，在电场中的电势能一定减小&& &&&& &D．在电场中运动时，动能一定减小 6、如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于 ，并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为&，则磁感应强度方向和大小可能为（&&&& ） A．z正向，mgtan&/IL&&&&&&&&& &&&&&&&B．y正向，mg/IL&&& C．z负向，mgtan&/IL&&&&&&& &&&&&&&&&D．沿悬线向上，mgsin&/I 7、电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面。不加磁场时，电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M，加磁场后电子束偏转到P点外侧。现要使电子束偏转回到P点，可行的办法是（&&& ） A．增大加速电压&&&&& &&&&B．增加偏转磁场的磁感应强度 C．将圆形磁场区域向屏幕靠近些&&&& D．将圆形磁场的半径增大些 8、如右图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO&为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO&对称的位置时?(& )　　? A．穿过回路的磁通量为零 B．回路中感应电动势大小为2Blv0 C．回路中感应电流的方向为顺时针方向 D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同 9、回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法正确的是（&&& ） A．增大电场的加速电压&&&&&&&&&&&& B．增大D形金属盒的半径 C．减小狭缝间的距离&&&&&&&&&&&&&&& D．减小磁场的磁感应强度 10、如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B1=1T。位于纸面内的细直导线，长L=1 m，通有I=1 A的恒定电流。当导 线与B1成60&夹角时，发现其受到的安培力为零，则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的可能值（&&& ） A． T&&&&&&&&&& &&B． T &&&&&&&&C．1T &&&&&&D． T 11、如右图所示，在倾角为&＝30&的光滑斜面上，有一根长为L＝0.8 m的细绳，一端固定在O点，另一端系一质量为m＝0.2 kg的小球，沿斜面做圆周运动，若要小球能通过最高点A，则小球在最低点B的最小速度是（ ）?　　?
& 12、如图1所示，一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内，磁场方向垂直于线圈所在平面（纸面），若规定向里的方向为磁场正方向，则磁感应强度B随t变化的规律如图2所 示。以i表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向为电流正方向， 则图3中的i&t图正确的是&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （&&& ） & &
上饶中学高三年级第十八周周练答题卡 姓名:&&&&&&&&&&&&& 得分：&&&&&&&&&&&&
二、填空题（共11分） 13、如图所示，质量是m=10g的铜导线ab放在光滑的宽度为0.5m的金属滑轨上，滑轨平面与水平面倾角为30&，ab通过的电流为10A，要使ab静止，磁感应强度至少等于_________，方向为_________。（取g=10m/s2） 14.（7分）欲用伏安法测定一个阻值约为5 左右的未知电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材： &&& A．电池组（3V，内阻1 ）&&& B．电流表(0～3 A，内阻0.0125 ) &&& C．电流表(0～0.6 A，内阻0.125 )&&& &&&&&&& D．电压表(0～3 V，内阻3 k ) &&& E．电压表(0～15 V，内阻15 k )&&&& &&&&&&&& F．待测电阻 &&& G．开关、导线&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& H.滑动变阻器(0～20 ，额定电流1 A) &&& I．滑动变阻器(0～2 000 ，额定电流0.3 A) &&& (1)上述器材中应选用的是___&&&&&&&&&&&&&& _（填写各器材的字母代号）。 &&& (2 )为使通过待测电阻的电流能在0～0.5 A范围内改变，请在答题卡的虚线框中画出测量待测电阻R的原理电路图，然后根据你设计的电路将给定的器材连成实验电路。 & & & & & & & & 三、计算题（本题共5小题41分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 15、如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度&0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为&.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l，求该粒子的电荷量和质量之比 。
& & & & & & & & & & 16、如图所示，虚线MN下方存在竖直向上匀强电场，场强E＝2&103V/m，电场区域上方有一竖直放置长为l＝0.5 m轻质绝缘细杆，细杆上下两端分别固定一个带电小球A、B，它们质量均为m＝0.01 kg，A带正电，电量为q1＝2.5&10－4C；B带负电， 电荷量q2＝5&10－5C，B到MN距离h＝0.05 m．现将轻杆由静止释放(g取10 m/s2)，求 (1)小球B刚进入匀强电场后加速度大小． (2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程时间． (3)小球B向下运动离M、N最大距离． & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 17、如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上．两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机的喷口靠近上板下 表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴．调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的M点． (1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量； (2)求磁感应强度B的值； (3)现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间的位置．为了使墨滴仍能到达下板M点，应将磁感应强度调至B&，则B&的大小为多少？
& & & & & & & & 18．如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第1象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从y轴上y=h处的M点，以速度 垂直于y轴射人电场，经x轴上x=2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求： & && （1）电场强度大小E。 &&& （2）粒子在磁场中运动的轨道半径r。 &&& （3）粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t。 & & [来源:学科网] & & & & & & & & 19、如图所示，真空室内竖直条形区域I存在垂直纸面向外的匀强磁场，条形区域Ⅱ（含I、Ⅱ区域分界面）存在水平向右的匀强电场，电场强度为E，磁场和电场宽度均为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现有一束质子从A处连续不断地射入磁场，入射方向与M板成60&夹角且与纸面平行，质子束由两部分组成，一部分为速度大小为v的低速质子，另一部分为速度大小为3v的高速质子，当I区中磁场较强时，M板出现两个亮斑，缓慢改变磁场强弱，直至亮斑相继消失为止，此时观察到N板有两个亮斑。已知质子质量为m，电荷量为e，不计质子重力和相互作用力，求： （1）此时I区的磁感应强度； （2）到达N板下方亮斑的质子在磁场中运动的时间； （3）N板两个亮斑之间的距离． & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
13、答案：0.01T&& 垂直轨道平面向上& 解析：要保持平衡，磁感应强度垂直轨道平面时，磁感应强度可取最小值。 ，解得 ，根据左手定则，方向垂直轨道平面向上。 15、答案：
解析：如图所示，带电粒子射入磁 场后，由于受到洛伦兹力的作用，粒子将沿图示的 轨迹运动，从A点射出磁场，O、 A间的距离为 l.射出方向与x轴的夹角仍为&，由洛仑兹力公 式和牛顿第二定律 可得，qv0B=m &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 式中R为圆轨道的半径，解得R=
圆轨道的圆心位于OA的中垂线上，由几何关系可得 =Rsin& 联立上述两式，解得 =
16、【答案】(1) 15 m/s2& &&&(2)& 0.3 s.&&& (3)1.3 m 【解析】(1)小球B刚进入电场时，以A、B球及轻杆为一整体，做加速度为a匀加速运动，由牛顿第二定律： 2mg＋q2E＝2ma 解得a＝g＋＝15 m/s2 (2)B球进入电场前，A、B球及轻杆整体做自由落体运动，时间为t1，则有h＝gt 解得：t1＝0.1 s B球进入电场瞬间速度：v1＝gt1＝1 m/s 从B球进入电场到A球刚要进入电场过程，A、B球整体做匀加速运动，时间为t2，则有l＝v1t2＋at 解方程得：t2＝0.2 s 从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中时间 t＝t1＋t2＝0.3 s. (3)设小球B向下运动离MN最大距离为s，A、B球整体从开始运动到到达最低点过程，由动能定理得： 2mg(h＋s)＋q2Es－q1E(s－l)＝0 解得：s＝1.3 m 17、[解析] (1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，有 q＝mg 解得：q＝ 由于电场方向向下，电荷所受电场力向上，可知： 墨滴带负电荷． (2)墨滴垂直进入电、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有qv0B＝m 考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径 R＝d 联立解得B＝ (3)根据题设，墨滴运动轨迹如图，设圆周运动半径为R&，有 & qv0B&＝m 由图示可得： R&2＝d2＋2 得：R&＝d 联立解得：B&＝
1 8、答案：⑴ && &&⑵ &&&⑶
解析：（1）此时低速质子速度恰好与两场交界相切且与电场方向垂直，如下图所示；设此时低速质子在磁场中运动半径为R1， 根据几何关系可得 ，所以R1= ； 由洛伦兹力提供向心力可得 ， 联立以上两式，可得 。 （2）如图所示，到达N板下方亮斑的质子是低速质子，其在磁场中运动时间 ，又R1= ，所以 。 （3）如图所示，高速质子轨道半径 ，由几何关系知，此时沿电场线方向进入电场，到达N板时与A点竖直高度差 ； 低速质子在磁场中偏转距离 ，设质子在电场中的运动时间为 ，则 ， ，在电场中偏转距离 ， 联立以上各式，可得，亮斑PQ间距： & 。 & & & & 附件：
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2010高考物理二轮复习题六--带电粒子在磁场+复合场中的运动
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