高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題升級(jí)訓(xùn)練十 電場(chǎng)與磁場(chǎng)綜合專(zhuān)題升級(jí)訓(xùn)練卷

1、專(zhuān)題升級(jí)訓(xùn)練十電場(chǎng)與磁場(chǎng)綜合（滿(mǎn)分：100分時(shí)間：60分鐘）一、選擇題（本題共8小題，每小題7分，共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確）1（2012·山東德州模擬）如圖所示，虛線AB和CD分別為橢圓的長(zhǎng)軸和短軸，相交于O點(diǎn)，兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別固定在橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)M、N上，A、E兩點(diǎn)關(guān)于M點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。AA、B兩點(diǎn)電勢(shì)、場(chǎng)強(qiáng)均相同BC、D兩點(diǎn)電勢(shì)、場(chǎng)強(qiáng)均相同CA點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于E點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)D帶正電的試探電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能小于在E點(diǎn)的電勢(shì)能2（2012·天津模擬）如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴從空中自由下落t1時(shí)間后，進(jìn)入水平放置的帶電極板

2、間，再經(jīng)過(guò)t2時(shí)間速度變?yōu)榱?，則極板間電場(chǎng)力對(duì)油滴產(chǎn)生的加速度為（不計(jì)空氣阻力）（）。ABC D3（2012·合肥高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)）在光滑絕緣水平面的P點(diǎn)正上方O點(diǎn)固定了一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷，在水平面上的N點(diǎn)，由靜止釋放電荷量為q的負(fù)檢驗(yàn)電荷，其質(zhì)量為m，該檢驗(yàn)電荷經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)速度為v，圖中60°，規(guī)定電場(chǎng)中P點(diǎn)的電勢(shì)為零。則在Q形成的電場(chǎng)中（）。AN點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì)BP點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是N點(diǎn)的2倍CN點(diǎn)電勢(shì)為D檢驗(yàn)電荷在N點(diǎn)具有的電勢(shì)能為mv24點(diǎn)電荷A和B，分別帶正電和負(fù)電，電荷量分別為4Q和Q，在AB連線上，如圖電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方在（）。AA和B之間 BA右側(cè)CB左側(cè)

3、 DA的右側(cè)及B的左側(cè)5如圖所示，兩個(gè)帶等量正電荷的小球與水平放置的光滑絕緣桿相連，并固定在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桿上套有一個(gè)帶正電的小環(huán)，帶電小球和小環(huán)都可視為點(diǎn)電荷。若將小環(huán)由靜止從圖示位置開(kāi)始釋放，在小環(huán)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）。A小環(huán)的加速度的大小不斷變化B小環(huán)的速度將一直增大C小環(huán)所受的洛倫茲力一直增大D小環(huán)所受的洛倫茲力方向始終不變6（2012·蘭州模擬）實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表。這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是（）。A線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行B線圈

4、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭動(dòng)，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)C當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時(shí)，b端受到的安培力方向向上D當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時(shí)，安培力的作用使線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)7空間存在垂直于紙面方向的均勻磁場(chǎng)，其方向隨時(shí)間做周期性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示。規(guī)定B0時(shí)，磁場(chǎng)的方向穿出紙面。一電荷量q5×107 C、質(zhì)量m5×1010 kg的帶電粒子，位于某點(diǎn)O處，在t0時(shí)以初速度v0 m/s沿某方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。不計(jì)重力的作用，不計(jì)磁場(chǎng)的變化可能產(chǎn)生的一切其他影響。則在磁場(chǎng)變化N個(gè)（N為整數(shù)）周期的時(shí)間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小等于（）。A m/s Bm/sC2 m/s D2 m

5、/s8（2012·北京海淀模擬）在x軸上方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，同一種帶電粒子從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)。當(dāng)入射方向與x軸正向的夾角45°時(shí)，速度為v1、v2的兩個(gè)粒子分別從a、b兩點(diǎn)射出磁場(chǎng)，如圖所示，當(dāng)為60°時(shí)，為了使粒子從ab的中點(diǎn)c射出磁場(chǎng)，則速度應(yīng)為（）。A（v1v2） B（v1v2）C（v1v2） D（v1v2）二、非選擇題（本題共3小題，共44分）9（14分）（2012·安徽阜陽(yáng)一中高三模擬）如圖甲所示，豎直放置的金屬板A、B中間開(kāi)有小孔，小孔的連線沿水平放置的金屬板C、D的中間線，粒子源P可以間斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子（初速不

6、計(jì)），粒子在A、B間被加速后，再進(jìn)入金屬板C、D間偏轉(zhuǎn)并均能從此電場(chǎng)中射出。已知金屬板A、B間的電壓UABU0，金屬板C、D長(zhǎng)度為L(zhǎng)，間距dL/3。兩板之間的電壓UCD隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示。在金屬板C、D右側(cè)有一個(gè)垂直紙面向里的均勻磁場(chǎng)分布在圖示的半環(huán)形帶中，該環(huán)帶的內(nèi)、外圓心與金屬板C、D的中心O點(diǎn)重合，內(nèi)圓半徑R1L/3，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0。已知粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間遠(yuǎn)小于電場(chǎng)變化的周期（電場(chǎng)變化的周期T未知），粒子重力不計(jì)。圖甲 圖乙圖丙（1）求粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，在垂直于板面方向偏移的最大距離。（2）若所有粒子均不能從環(huán)形磁場(chǎng)的右側(cè)穿出，求環(huán)帶磁場(chǎng)的最小寬度。（3）若原磁場(chǎng)無(wú)外

7、側(cè)半圓形邊界且磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖丙所示的規(guī)律變化，設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?。tT/2時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的帶電微粒離開(kāi)電場(chǎng)后進(jìn)入磁場(chǎng)，t3T/4時(shí)該微粒的速度方向恰好豎直向上，求該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多少？10（12分）（2012·河北衡水模擬）在真空中，半徑r3×102 m的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，一個(gè)帶正電的粒子，以初速度v0106 m/s從磁場(chǎng)邊界上直徑ab的一端a射入磁場(chǎng)，已知該粒子的比荷108 C/kg，不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是多少？（2）若要使粒子飛離磁場(chǎng)時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時(shí)v0方

8、向與ab的夾角及粒子的最大偏轉(zhuǎn)角。11（18分）如圖所示，在一底邊長(zhǎng)為2a，30°的等腰三角形區(qū)域（D在底邊中點(diǎn)），有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)電勢(shì)差為U的電場(chǎng)加速后，從D點(diǎn)垂直于EF進(jìn)入磁場(chǎng)，不計(jì)重力和空氣阻力的影響。（1）若粒子恰好垂直于EC邊射出磁場(chǎng)，求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多少？（2）改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后能打到ED板，求粒子從進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次打到ED板的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？（3）改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以再延長(zhǎng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極限時(shí)間。（不計(jì)粒子與ED板碰撞的作用時(shí)間。設(shè)粒子與ED板碰

9、撞前后，電荷量保持不變并以相同的速率反彈）參考答案1A解析：取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，CD左側(cè)電勢(shì)均為正值，右側(cè)電勢(shì)均為負(fù)值，CD連線上電勢(shì)為零，根據(jù)等量異種電荷形成的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知ECED，故A錯(cuò)誤，B正確；兩電荷在A處的場(chǎng)強(qiáng)方向相反，在E處場(chǎng)強(qiáng)方向一致，所以EAEE，C正確；由于O點(diǎn)電勢(shì)為零，E點(diǎn)電勢(shì)為正值，所以帶正電的試探電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能小于在E點(diǎn)的電勢(shì)能，D正確。2C解析：設(shè)油滴剛要進(jìn)入平行板時(shí)的速率為v，則gt1t2，可得極板間電場(chǎng)力對(duì)油滴產(chǎn)生的加速度a，C正確。3C解析：正電荷形成的電場(chǎng)中，距離越遠(yuǎn)，電勢(shì)越小，無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，N點(diǎn)的電勢(shì)顯然小于P點(diǎn)的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；孤立電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)

10、強(qiáng)度Ek，NO2PO，所以P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小是N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小的4倍，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從N點(diǎn)到P點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功Wmv2，檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能減少了W，WqUNPq（PN）mv2，由于P點(diǎn)的電勢(shì)P0，所以N點(diǎn)的電勢(shì)為，電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能為零，從N點(diǎn)到P點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，N點(diǎn)的電勢(shì)能為mv2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4C解析：因?yàn)锳帶正電，B帶負(fù)電，所以只有A右側(cè)和B左側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，因?yàn)镼AQB，所以只有B左側(cè)才有可能EA與EB等量反向，因而才可能有EA和EB矢量和為零的情況。5A解析：小環(huán)釋放后，在電場(chǎng)力的作用下向左加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，到達(dá)桿的中點(diǎn)時(shí)速度最大，然后向左減速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸增

11、大，速度減為零后返回，故選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)；由于速度大小變化，洛倫茲力的大小也在變，選項(xiàng)C錯(cuò)；小環(huán)左右來(lái)回運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力的方向不斷改變，選項(xiàng)D錯(cuò)。6C解析：由于磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，因此線圈平面始終與磁感線平行，故A正確；線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使彈簧扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)的力，故B正確；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到題圖乙所示的位置時(shí)，a端所受到的安培力方向向上，b端所受到的安培力方向向下，使線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故D正確，C錯(cuò)誤，因此本題應(yīng)選C。7C解析：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r0.01 m，周期為T(mén)0.02 s，作出粒子的軌跡示意圖如圖所示，所以在磁場(chǎng)變化N個(gè)（N為整數(shù)）周期的時(shí)間內(nèi)，由平均速度的定義式m/s2m/

12、s，即C選項(xiàng)正確。8D解析：設(shè)Oal1，Obl2，則Oc，由幾何關(guān)系可得Ral1，Rbl2，RcOc解得v3（v1v2），故D正確。9解析：（1）設(shè)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)瞬間的速度為v0，對(duì)粒子加速過(guò)程由動(dòng)能定理得qU0mv進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，加速度a設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，則有Lv0t只有tT/2時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的粒子，垂直于極板方向偏移的距離最大，yat2帶入數(shù)據(jù)解得yL（2）t時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的粒子剛好不能穿出磁場(chǎng)時(shí)的環(huán)帶寬度為磁場(chǎng)的最小寬度。設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，對(duì)粒子的偏轉(zhuǎn)過(guò)程有qU0mv2mv解得v在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R如圖所示，設(shè)環(huán)帶外圓半徑為R2，則（R2R）2RR2解得R2L所求d

13、R2R1（1）L（3）微粒運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，微粒在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)1設(shè)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為，則tan 解得30°由幾何關(guān)系可知微粒運(yùn)動(dòng)T/4時(shí)間軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為：120°此過(guò)程微粒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t由圖可知微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT1T1T1T110答案：（1）5×102 m（2）37°74°解析：（1）粒子射入磁場(chǎng)后，由于不計(jì)重力，所以洛倫茲力充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，根據(jù)牛頓第二定律有qv0B，所以R5×102 m。（2）粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域軌跡為一段半徑R5 cm的圓弧，要使偏轉(zhuǎn)角最大，就要求這段圓弧對(duì)應(yīng)的弦最長(zhǎng)，即為場(chǎng)區(qū)的直徑，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心O在ab弦的中垂線上，如圖所示。由幾何關(guān)系可知：sin 0.6，所以37°，而最大偏轉(zhuǎn)角為274°。11答案：（1）（2）（3）解析：（1）依題意，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v。由qUmv2得v粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其圓心在E點(diǎn)，如圖所示，半徑r1a由洛倫茲力提供向心力：qvBm由式得：B。（2）粒子速率恒定，從進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次打到ED板的圓周軌跡與EC邊相切時(shí)，路程最長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)。如圖，設(shè)圓周