高考物理二轮复习100考点千题精练第九章磁场专题9_12组合场问题
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新高考物理 100考点千题精练专题9-12 组合场问题一.选择题1.(2018·东北三校联考)如图所示,某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后,射入水平放置、电势差为U2的两导体板间的匀强电场中,带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中,则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离D随着U1和U2的变化情况为(不计重力,不考虑边缘效应)( )A.D随U1变化,D与U2无关B.D与U1无关,D随U2变化C.D随U1变化,D随U2变化D.D与U1无关,D与U2无关【参考答案】A2.(2018广州一模)如图,正方形abcd中△abd区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,△bcd区域内有方向平行bc的匀强电场(图中未画出)。
一带电粒子从d点沿da方向射入磁场,随后经过bd的中点e进入电场,接着从b点射出电场。
不计粒子的重力。
则A.粒子带负电B.电场的方向是由b指向cC.粒子在b点和d点的动能相等D.粒子在磁场、电场中运动的时间之比为∶2【参考答案】ABD3.(2018广东韶关质检)如图 4 所示,一个静止的质量为 m、带电荷量为 q 的粒子(不计重力),经电压 U 加速后垂直进人磁感应强度为 B 的匀强磁场,粒子在磁场中转半个圆周后打在 P 点,设 OP=x,能够正确反应 x 与 U 之间的函数关系的是【参考答案】B4.如图所示,在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为E,在x 轴的下方等腰三角形CDy区域内有垂直于xOy平面由内向外的匀强磁场,磁感应强度为B,其中C,D在x轴上,它们到原点O的距离均为a,。
现将一质量为m,带电量为q的带正电粒子,从y轴上的P点由静止释放,设P点到O点的距离为h,不计重力作用与空气阻力的影响。
,下列说法正确的是()A. 若,则粒子垂直Cy射出磁场B. 若,则粒子平行于x轴射出磁场C. 若,则粒子垂直Cy射出磁场D. 若,则粒子平行于x轴射出磁场【参考答案】AD点睛:带电粒子先经过电场加速,再进入磁场做匀速圆周运动,由动能定理求出加速获得的速度,由牛顿第二定律求出在磁场中圆周运动的轨迹半径,可结合几何知识判断粒子射出磁场的方向.二.计算题1. (16分) (2018江苏扬州期末)在如图所示的坐标系内,PQ是垂直于x轴的分界线,PQ左侧的等腰直角三角形区域内分布着匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,AC边有一挡板可吸收电子,AC长为d.PQ右侧为偏转电场,两极板长度为d,间距为d.电场右侧的x轴上有足够长的荧光屏.现有速率不同的电子在纸面内从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场,电子能打在荧光屏上的最远处为M点,M到下极板右端的距离为d,电子电荷量为e,质量为m,不考虑电子间的相互作用以及偏转电场边缘效应,求:(1) 电子通过磁场区域的时间t;(2) 偏转电场的电压U;(3) 电子至少以多大速率从O点射出时才能打到荧光屏上.【名师解析】 (1) 电子在磁场区域运动周期为T=(2分)通过磁场区域的时间为t1=T=. (2分)(2) 由几何知识得r=d,又r=mveB解得v=(2分)代入数据解得U=.(2分)(3) 电子恰好打在下极板右边缘磁场中r′=mv′eB电场中水平方向d=v′t竖直方向r′=t2由上述三式代入数据解得v′=.(4分)2.(2017北京海淀二模)(16分)如图所示,真空玻璃管内,加热的阴极K发出的电子(初速度可忽略不计)经阳极A与阴极K之间的电压U1形成的加速电场加速后,从阳极A的小孔射出,由水平放置的平行正对偏转极板M、N的左端中点以平行于极板的方向射入两极板之间的区域。
专题9.13 复合场问题一.选择题1.(2016兰州模拟)如图所示,粗糙的足够长直绝缘杆上套有一带电小球,整个装置处在由水平向右匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大复合场中,小球由静止开始下滑,则下列说法正确的是A.小球的加速度先增大后减小B.小球的加速度一直减小C.小球的速度先增大后减小D.小球的速度一直增大,最后保持不变【参考答案】AD【命题意图】本题考查了复合场中受约束小球的运动及其相关的知识点。
2.(多选)(2016·长春调研)如图所示,一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管,固定于竖直平面内,环的半径为R(比细管的内径大得多),在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态,小球的质量为m,带电荷量为q,重力加速度为g。
空间存在一磁感应强度大小未知(不为零),方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场。
某时刻,给小球一方向水平向右,大小为v0=5gR的初速度,则以下判断正确的是( )A.无论磁感应强度大小如何,获得初速度后的瞬间,小球在最低点一定受到管壁的弹力作用B.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细圆管的最高点,且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用C.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细圆管的最高点,且小球到达最高点时的速度大小都相同D.小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中,水平方向分速度的大小一直减小【参考答案】BC3.(多选)如图甲所示,绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O点,另一端连接带正电的小球,小球电荷量q=6×10-7 C,在图示坐标中,电场方向沿竖直方向,坐标原点O的电势为零。
当小球以2 m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时,细绳上的拉力刚好为零。
在小球从最低点运动到最高点的过程中,轨迹上每点的电势φ随纵坐标y的变化关系如图乙所示,重力加速度g=10 m/s2。
2018年高考物理二轮复习100考点千题精练第九章磁场专题9.14 与磁场相关的科技信息问题编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018年高考物理二轮复习100考点千题精练第九章磁场专题9.14 与磁场相关的科技信息问题)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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专题9。
14 与磁场相关的科技信息问题一.选择题1。
如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为L,共有n匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知( )A.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为B.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为C.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为D.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为【参考答案】Bﻫ所以B=.故只有B选项正确。
2.(2016湖北部分重点中学联考)物理课堂教学中的洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成.励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场.玻璃泡内充有稀薄的气体,电子枪在加速电压下发射电子,电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。
若电子枪垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形.若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流,下列说法正确的是( )A.增大电子枪的加速电压,电子束的轨道半径变大B.增大电子枪的加速电压,电子束的轨道半径不变C.增大励磁线圈中的电流,电子束的轨道半径变小D.增大励磁线圈中的电流,电子束的轨道半径不变【参考答案】AC3.(2016济南模拟)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具,它的构造原理如图所示.粒子源S发出两种带正电的同位素粒子甲和乙,两种粒子从S出来时速度很小,可忽略不计,粒子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场(图中线框所示),最终打到照相底片上。
2018年高考物理二轮复习100考点千题精练第九章磁场专题9.6 圆形边界磁场问题编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018年高考物理二轮复习 100考点千题精练第九章磁场专题9.6圆形边界磁场问题)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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专题9。
6 圆形边界磁场问题一.选择题1(2018金考卷)如图所示,在xOy坐标系中,以(r,0)为圆心的圆形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在y〉r的足够大的区域内,存在沿y轴负方向的匀强电场.在xOy 平面内,从O点以相同速率、沿不同方向向第一象限发射质子,且质子在磁场中运动的半径也为r。
不计质子所受重力及质子间的相互作用力。
则质子A.在电场中运动的路程均相等ﻫ B.最终离开磁场时的速度方向均沿x轴正方向ﻫC.在磁场中运动的总时间均相等D.从进入磁场到最后离开磁场过程的总路程均相等【参考答案】AC【命题意图】本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动和在匀强电场中的运动及其相关的知识点。
【解题思路】根据题述圆形磁场的半径与质子在磁场中运动的半径相同,从O点以相同的速率沿不同方向向第一象限发射质子,质子经过磁场偏转后以相同的速率平行于y轴射出做减速运动,速度减小到零后反向加速后进入磁场,根据动能定理,在电场中运动的路程均相等,选项A 正确;通过分析可知,质子最终离开磁场时的速度方向均与原来进入磁场时速度方向相同,选项B 错误;由于带电粒子在磁场中两次运动轨迹虽然不同,但是两次轨迹所对的圆心角之和相同,两次运动的轨迹长度之和相等,所以带电粒子在磁场中运动的总时间相等,选项C正确;带电粒子在电场中运动时间相等,在磁场区域运动时间相等,由于磁场区域与电场区域之间有非场区,所以质子从进入磁场区域到离开磁场区域的过程中的总路程不相等,选项D 错误. 2。
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专题9。
12 组合场问题一.选择题1.(2018广东韶关质检)如图 4 所示,一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),经电压U 加速后垂直进人磁感应强度为B的匀强磁场,粒子在磁场中转半个圆周后打在P 点,设 OP=x,能够正确反应 x与 U 之间的函数关系的是【参考答案】.B2. (2017·衡水市冀州中学检测)如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是( )A.带电粒子每运动一周被加速两次B.带电粒子每运动一周P1P2=P3P4C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D.加速电场方向需要做周期性的变化【参考答案】C3。
质谱仪是用来分析同位素的装置,如图为质谱仪的示意图,其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。
由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器,该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场,最终三种粒子分别打在底板MN上的P1、P2、P3三点,已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外,且磁感应强度的大小分别为B1、B2,速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E.不计粒子的重力以及它们之间的相互作用,则 ( )A.速度选择器中的电场方向向右,且三种粒子均带正电B.三种粒子的速度大小均为\f(E,B2)C.如果三种粒子的电荷量相等,则打在P3点的粒子质量最大D.如果三种粒子电荷量均为q,且P1、P3的间距为Δx,则打在P1、P3两点的粒子质量差为错误!【参考答案】AC【名师解析】根据粒子在磁感应强度为B2的匀强磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电,又由于粒子束在速度选择器中沿直线运动,因此电场方向一定向右,选项A正确;粒子在速度选择器中做匀速直线运动,则电场力与洛伦兹力等大反向,Eq=B1qv,可得v=错误!,选项B错误;粒子在底板MN下侧的磁场中运动时,洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力,qB2v=m错误!,可得R=\f(mv,qB2),如果三种粒子的电荷量相等,粒子的质量越大,其轨道半径也越大,所以打在P3点的粒子质量最大,选项C正确;由题图可知OP1=2R1=2m1vqB2、OP3=2R3=错误!,由题意可知Δx=OP3-OP1=错误!-错误!,因此Δm=m3-m1=错误!=错误!,选项D错误.4。
专题9.1 磁场的描述一.选择题1.(2018河北衡水六调)如图所示,两根互相平行的长直导线垂直穿过纸面上的M、N两点。
导线中通有大小相等、方向相反的电流。
a、O、b在M、N的连线上,O为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到O点的距离均相等。
关于以上几点处的磁感应强度,下列说法正确的是( )A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同【参考答案】C【命题意图】本题考查直线电流磁场、安培定则、磁场叠加及其相关的知识点。
根据判断直线电流磁场的安培定则,可判断出过M点的长直通电导线在a点产生的磁场的磁感应强度方向竖直向下,过N点的长直通电导线在a点产生的磁场的磁感应强度方向竖直向下;根据判断直线电流磁场的安培定则,可判断出过M点的长直通电导线在b点产生的磁场的磁感应强度方向竖直向下,过N点的长直通电导线在b点产生的磁场的磁感应强度方向竖直向下,利用对称性和磁场叠加原理可知,a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,都是竖直向下,选项B错误;根据判断直线电流磁场的安培定则,可判断出过M点的长直通电导线在c点产生的磁场的磁感应强度方向与cM连线垂直指向右下方,过N点的长直通电导线在c点产生的磁场的磁感应强度方向与cN垂直指向左下方,根据磁场叠加原理,c点处磁感应强度方向由c指向d;根据判断直线电流磁场的安培定则,可判断出过M点的长直通电导线在d点产生的磁场的磁感应强度方向与dM连线垂直指向左下方,过N点的长直通电导线在d点产生的磁场的磁感应强度方向与dN垂直指向右下方,根据磁场叠加原理,d点处磁感应强度方向由c指向d;所以c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同,选项C正确;根据上述分析可知,a、c两点处磁感应强度的方向相同,都是竖直向下,选项D错误。
2.(2016东北三校联考)下列关于电场和磁场的说法中,正确的是A.在静电场中,同一个电荷在电势越高的地方所具有的电势能一定越大B.两个静止的完全相同的带电金属球之间的电场力一定等于k q(k为静电力常量,q为小球带电量,r为2r2球心间距离)C.若一小段长为L、通有电流为I的导体,在匀强磁场中某处受到的磁场力为F,则该处磁感应强度的大F小一定不小于ILD.磁场对通直电导线的安培力方向总与B和I垂直,但B、I之间可以不垂直【参考答案】CD【命题意图】本题考查了电场的电势和电势能关系、库仑定律,磁场的安培力、左手定则及其相关的知识点。
2018届高考物理总复习第9单元磁场专题训练(8)带电粒子在组合场中的运动编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2018届高考物理总复习第9单元磁场专题训练(8)带电粒子在组合场中的运动)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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专题训练(八) 专题8 带电粒子在组合场中的运动时间 / 40分钟基础巩固1.(多选)回旋加速器工作原理示意图如图Z8—1所示。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,两盒间的狭缝很小,粒子穿过的时间可忽略,它们接在电压为U、频率为f的交流电源上,A处粒子源产生的质子在加速器中被加速.下列说法正确的是 ()图Z8-1A.若只增大交流电压U,则质子获得的最大动能增大B.若只增大交流电压U,则质子在回旋加速器中运行时间会变短C.若磁感应强度B增大,交流电频率f必须适当增大才能正常工作D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能用于加速α粒子2。
(多选)[2017·河北辛集中学测试]如图Z8-2所示,在xOy坐标系中,y〉0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的范围内存在着垂直纸面的匀强磁场(未画出)。
现有一质量为m、电荷量为—q(重力不计)的带电粒子以初速度v0(v0沿x轴正方向)从y轴上的a点出发,运动一段时间后,恰好从x轴上的d点第一次进入磁场,然后从O点第一次离开磁场。
已知Oa=L,Od=2L,则()图Z8—2A。
电场强度E=B.电场强度E=C.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度的大小B=D.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度的大小B=3。
2019年高考物理总复习第九章磁场综合检测教科版编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2019年高考物理总复习第九章磁场综合检测教科版)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
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《磁场》综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,第1~7小题只有一个选项正确,第8~12小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不选的得0分)1。
地球的地理两极与地磁两极并不完全重合,它们之间存在磁偏角,首先观测到磁偏角的是( D )A。
意大利航海家哥伦布B。
葡萄牙航海家麦哲伦C。
我国的航海家郑和D.中国古代科学家沈括解析:世界上第一个清楚地、准确地论述磁偏角的是沈括.沈括是中国历史上最卓越的科学家之一,他发现了地磁偏角的存在,比欧洲发现地磁偏角早了四百多年,选项D正确.2。
如图,一个环形电流的中心有一根通电直导线,则环受到的磁场力( D )A。
沿环半径向外B.沿环半径向内C.沿通电直导线水平向左D.等于零解析:通电直导线产生的磁场是以导线上各点为圆心的同心圆,而环形电流的方向与磁场方向平行,即B平行I,所以通电圆环不受磁场力的作用,即F=0,选项D正确,A,B,C错误.3.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出射线,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆半径之比R1∶R2=a,新核与射线质量之比为b,则下列说法正确的是( B )A.放出的射线为高速电子流B。
专题9.12 组合场问题一.选择题1.(2018广东韶关质检)如图 4 所示,一个静止的质量为 m、带电荷量为 q 的粒子(不计重力),经电压U 加速后垂直进人磁感应强度为 B 的匀强磁场,粒子在磁场中转半个圆周后打在 P 点,设 OP=x,能够正确反应 x与 U 之间的函数关系的是【参考答案】.B2. (2017·衡水市冀州中学检测)如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是( )A.带电粒子每运动一周被加速两次B.带电粒子每运动一周P1P2=P3P4C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D.加速电场方向需要做周期性的变化【参考答案】C3.质谱仪是用来分析同位素的装置,如图为质谱仪的示意图,其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。
由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器,该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O 进入偏转磁场,最终三种粒子分别打在底板MN 上的P 1、P 2、P 3三点,已知底板MN 上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外,且磁感应强度的大小分别为B 1、B 2,速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E 。
不计粒子的重力以及它们之间的相互作用,则 ( )A .速度选择器中的电场方向向右,且三种粒子均带正电B .三种粒子的速度大小均为EB 2C .如果三种粒子的电荷量相等,则打在P 3点的粒子质量最大D .如果三种粒子电荷量均为q ,且P 1、P 3的间距为Δx ,则打在P 1、P 3两点的粒子质量差为qB 1B 2ΔxE【参考答案】AC【名师解析】根据粒子在磁感应强度为B 2的匀强磁场中的运动轨迹可判断粒子带正电,又由于粒子束在速度选择器中沿直线运动,因此电场方向一定向右,选项A 正确;粒子在速度选择器中做匀速直线运动,则电场力与洛伦兹力等大反向,Eq =B 1qv ,可得v =E B 1,选项B 错误;粒子在底板MN 下侧的磁场中运动时,洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力,qB 2v =m v 2R ,可得R =mvqB 2,如果三种粒子的电荷量相等,粒子的质量越大,其轨道半径也越大,所以打在P 3点的粒子质量最大,选项C 正确;由题图可知OP 1=2R 1=2m 1vqB 2、OP 3=2R 3=2m 3v qB 2,由题意可知Δx =OP 3-OP 1=2m 3v qB 2-2m 1v qB 2,因此Δm =m 3-m 1=qB 2Δx 2v =qB 1B 2Δx2E,选项D 错误。
4..(2017山东济南一模)如图所示,一束含有11H 、21H 的带电粒子束从小孔O 1处射入速度选择器,其中沿直线O 1O 2运动的粒子在小孔02处射出后垂直进入偏转磁场,最终打在P 1、P 2两点,不计粒子间的相互作用。
则A. 打在P 1点的粒子是21H B .O 2P 2的长度是O 2P 1长度的2倍C .11H 粒子与21H 粒子在偏转磁场中运动的时间之比为2:1D .11H 粒子与21H 粒子在偏转磁场中运动的时间之比为1:1【参考答案】B5.(2017河南新乡三模)图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个D 形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频交流电源两极相连,带电粒子在磁场中运动的动能k E 随时间t 的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列说法正确的是A .()()()21321...n n t t t t t t --=-==-B .高频交流电源的变化周期随粒子速度的增大而减小C .要使粒子获得的最大动能增大,可以增大匀强磁场的磁感应强度D .要使粒子获得的最大动能增大,可以减小粒子的比荷 【参考答案】.AC二.计算题1.(2017北京海淀二模)(16分)如图所示,真空玻璃管内,加热的阴极K 发出的电子(初速度可忽略不计)经阳极A 与阴极K 之间的电压U 1形成的加速电场加速后,从阳极A 的小孔射出,由水平放置的平行正对偏转极板M 、N 的左端中点以平行于极板的方向射入两极板之间的区域。
若M 、N 两极板间无电压,电子将沿水平直线打在荧光屏上的O 点;若在M 、N 两极板间加电压U 2,形成平行纸面的偏转电场,则电子将打在荧光屏上的P 点;若在M 、N 极板间加电压U 2的同时,再加方向垂直纸面的匀强磁场,则电子将能重新打在荧光屏上的O 点。
已知电子质量为m ,电荷量为e ,M 、N 两极板长均为L 1、两极板间距离为d ,极板右端到荧光屏的距离为L 2。
(1)忽略电子所受重力及它们之间的相互作用力,求: ①电子从阳极A 小孔射出时速度v 0的大小;②电子重新打在荧光屏上O 点时,所加匀强磁场的磁感应强度B 的大小。
(2)在解决一些实际问题时,为了简化问题,常忽略一些影响相对较小的量,这对最终的计算结果并没有太大的影响,因此这种处理是合理的。
如在计算电子打在荧光屏上的位置时,对于电子离开M 、N 板间的偏转电场后运动到荧光屏的过程,可以忽略电子所受的重力。
请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。
已知U 2=2.0×102V ,d=4.0×10-2m ,m=9.1×10-31kg ,e=1.6×10-19C ,L 1=5.0×10-2m ,L 2=0.10m ,重力加速度g=10m/s 2。
(2)电子通过偏转电场的时间t 1=L 1/v 0……………(1分) 电子离开偏转电场时沿垂直偏转极板方向的速度分量v y =a y t 1=21eU L dm v …………(2分)电子离开偏转电场到荧光屏的运动时间 t 2=L 2/v 0…………………………………(1分) 若不计重力,电子离开偏转电场到荧光屏的过程中,沿垂直偏转极板方向的位移y 1=v y t 2=2212dm v L L eU ………………………………(1分) 若考虑到重力的作用,则电子离开偏转电场到荧光屏的过程中,沿垂直偏转极板方向的位移y 2=v y t 2+21gt 22=2212dm v L L eU +21g 2022v L …(1分) 由于重力影响,电子离开偏转电场到荧光屏的过程中,沿垂直偏转极板方向位移增加量为Δy=y 2-y 1=21g 2022v L由于重力的影响,电子离开偏转电场到荧光屏的过程中,沿垂直偏转极板方向位移的增加量与忽略电子所受重力时的位移的比值12212L eU dm gL y y =∆≈10-14…………………………………(1分)即重力对电子打在荧光屏上的位置影响非常小,所以计算电子偏转量时可以忽略电子所受的重力。
…………………………………………………2.(2017洛阳一模)示波器的主要结构可简化为:电子枪中的加速电场、两水平放置的平行金属板中的偏转电场和竖直放置的荧光屏组成,如图所示。
若已知加速电场的电压为U 1。
两平行金属板的板长、板间距离均为d ,荧光屏距两平行金属板右侧的距离也为d 。
电子枪发射质量为m 、电荷量为-e 的电子,从两平行金属板的中央穿过,打在荧光屏的中点O 。
不计电子在进入加速电场时的速度及电子重力。
若两金属板间只存在竖直方向的匀强电场,两板间的偏转电压为U 2,电子会打在荧光屏上某点,该点距O 点距离为d 。
求U 1和U 2的比值12U U 。
【参考答案】12【名师解析】在电子加速过程中,由动能定理得e U 1=12mv 02, 电子进入偏转电场区做类平抛运动,如图所示。
在此过程中,电子的水平位移:d=v 0t ,电子的加速度:a =eEm ,偏转电场的场强:E =2U d电子离开偏转电场时沿电场方向的位移:y=12at 2, 设电子离开偏转电场时速度的偏向角为θ,则:tan θ=y v v =at v 打在荧光屏上的亮点的位置距O 点的距离:Y=y+d tan θ 由题意可知;Y =3d/2, 由以上各式联立解得:12U U =12。
3.(2017年5月广西五市模拟)如图所示,虚线MN 为匀强电场和匀强磁场的分界线,匀强电场场强大小为E 方向竖直向下且与边界MN 成θ=45°角,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直纸面向外,在电场中有一点P ,P 点到边界MN 的竖直距离为d 。
现将一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子从P 处由静止释放(不计粒子所受重力,电场和磁场范围足够大)。
求:(1)粒子第一次进入磁场时的速度大小;(2)粒子第一次出磁场处到第二次进磁场处的距离;(3)若粒子第一次进入磁场后的某时刻,磁感应强度大小突然变为'B ,但方向不变,此后粒子恰好被束缚在该磁场中,则'B 的最小值为多少? 【参考答案】(1)v(2)x CA。
(3)B ’=B.【名师解析】(1)设粒子第一次进入磁场时的速度大小为v ,由动能定理可得qEd=12mv 2,解得v(3)由qvB=m 2v R ,v联立解得:R =由题意可知,当粒子运动到F 点处改变磁感应强度的大小时,粒子运动的半径又最大值,即B ’最小,粒子的运动轨迹如图中的虚线圆所示。
设此后粒子做圆周运动的轨迹半径为r ,则有几何关系可知。
又因为r='mvqB , 所以B ’=mv qr,代入数据可得:B ’= B.。