03二輪電場和磁場測試及答案

1、襄陽四中2011屆高三物理電場、磁場測試題命題人：梅軍 審核人：王政良一、選擇題（每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有一個或一個以上選項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分。）1、如圖所示，質(zhì)子a（）和氘核b（）以相同的動量，都垂直磁場邊界MN并垂直磁場方向進(jìn)入足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)，不考慮質(zhì)子和氘核的重力及相互作用力，以下說法正確的是：( )A它們所受洛侖茲力的大小相同B它們做圓周運(yùn)動時的向心加速度大小相同C它們做圓周運(yùn)動時的軌道半徑相同D它們在磁場中運(yùn)動時間相同2、法拉第曾做過如下的實(shí)驗(yàn)：在玻璃杯側(cè)面底部裝一導(dǎo)體柱并通過導(dǎo)線與電源負(fù)極相連，直立的細(xì)

2、圓柱形磁鐵棒下端固定在玻璃杯底部的中心，往杯內(nèi)加入水銀。在玻璃杯的正上方O點(diǎn)吊一可自由擺動或轉(zhuǎn)動的直銅棒，銅棒的上端與電源的正極相接，下端浸入玻璃杯中的水銀中。由于水銀的密度比銅大，銅棒會傾斜地與水銀相連，此時銅棒靜止，如圖所示。這樣，可動銅棒、水銀、導(dǎo)電柱和電源就構(gòu)成了一個回路。閉合開關(guān)S，則該實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是：( )A銅棒與閉合S前相比，與豎直方向的夾角不變且仍靜止B銅棒與閉合S前相比，與豎直方向的夾角會增大些但仍可靜止C銅棒與閉合S前相比，與豎直方向的夾角會減小些但仍可靜止D銅棒會以磁鐵棒為軸轉(zhuǎn)動3、在圖中實(shí)線框所示的區(qū)域內(nèi)同時存在著勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場。一個帶電粒子（不計(jì)重力）恰好能

3、沿直線MN從左到右通過這一區(qū)域。那么勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的方向可能為下列哪種情況：( )A. 勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，勻強(qiáng)電場方向垂直于紙面向外B. 勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，勻強(qiáng)電場方向垂直于紙面向里C. 勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的方向都水平向右D. 勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向里，勻強(qiáng)電場方向豎直向上4、在我們生活的地球周圍，每時每刻都會有大量的由帶電粒子組成的宇宙射線向地球射來，地球磁場可以有效地改變這些宇宙射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動方向，使它們不能到達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義。若有一束宇宙射線在赤道上方沿垂直于地磁場方向射向地球，如圖6所示。在地磁場的作用下，射線方向發(fā)生改變的情況是（ ）

4、A若這束射線是由帶正電荷的粒子組成，它將向南偏移B若這束射線是由帶正電荷的粒子組成，它將向北偏移C若這束射線是由帶負(fù)電荷的粒子組成，它將向東偏移D若這束射線是由帶負(fù)電荷的粒子組成，它將向西偏移5、如圖所示，帶電平行板中間的勻強(qiáng)磁場方向水平垂直紙面向里，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰能沿水平作直線運(yùn)動，現(xiàn)使小球從較低的b點(diǎn)開始下滑經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間，則在板間的運(yùn)動過程中( )A其動能將會增大 B其電勢能將會增大C小球所受的洛倫茲力將會增大 D小球受到的電場力將會增大6、如圖示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面第勻強(qiáng)磁場，三個質(zhì)量和電量都相同第帶電粒子a、b、c，以不同速率

5、對準(zhǔn)圓心O沿AO方向射入電場，其運(yùn)動軌跡如圖所示。若帶電粒子只受磁場力作用，則下列說法正確的是：( )Aa粒子動能最大Bc粒子動能最大Cc粒子在磁場中運(yùn)動時間最長D它們做圓周運(yùn)動的周期Ta>Tb>Tc7、如圖所示，a、b是一對平行金屬板，分別接到直流電源兩極上，右邊有一檔板，正中間開有一小孔d，在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還存在著勻強(qiáng)電場E. 從兩板左側(cè)中點(diǎn)C處射入一束正離子(不計(jì)重力)，這些正離子都沿直線運(yùn)動到右側(cè)，從d孔射出后分成3束.則下列判斷正確的是：( ) A這三束正離子的速度一定不相同B這三束正離子的比荷一定不相同C

6、a、b兩板間的勻強(qiáng)電場方向一定由a指向bD若這三束粒子改為帶負(fù)電而其它條件不變則仍能從d孔射出8、如圖所示，勻強(qiáng)電場水平向右，虛線右邊空間存在著方向水平、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，虛線左邊有一固定的光滑水平桿，桿右端恰好與虛線重合。有一電荷量為q、質(zhì)量為m的小球套在桿上并從桿左端由靜止釋放，帶電小球離開桿的右端進(jìn)入正交電、磁場后，在開始一小段時間內(nèi)，小球：( )A可能做勻速直線運(yùn)動B一定做變加速曲線運(yùn)動C重力勢能可能減小D電勢能可能增加 9、如圖所示，、是豎直平面內(nèi)三個相同的半圓形光滑軌道，K為軌道最低點(diǎn)，處于勻強(qiáng)磁場中，和處于勻強(qiáng)電場中，三個完全相同的帶正電小球a、b、c從軌道最高點(diǎn)自由下滑至

7、第一次到達(dá)最低點(diǎn)k的過程中，下列說法中正確的有：( ) A在K處球b速度最大 B在K處球c對軌道壓力最大C球b需時最長 D球c機(jī)械能損失最多10、如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里。質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電?，F(xiàn)將三個小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn)，則( )A經(jīng)過最高點(diǎn)時，三個小球的速度相等；B經(jīng)過最高點(diǎn)時，甲球的速度最??；C甲球的釋放位置比乙球的高；D運(yùn)動過程中三個小球的機(jī)械能均保持不變。11、如圖所示,回

8、旋加速器是用來加速帶電粒子使它獲得很大動能的裝置.其核心部分是兩個D形金屬盒,置于勻強(qiáng)磁場中,兩盒分別與高頻電源相連.則帶電粒子加速所獲得的最大動能與下列因素有關(guān)的是：( )A加速的次數(shù) B加速電壓的大小C金屬盒的半徑  D勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度12、如圖所示，MN是紙面內(nèi)的一條直線，其所在空間充滿與紙面平行的勻強(qiáng)電場或與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(場區(qū)都足夠大)，現(xiàn)有一個重力不計(jì)的帶電粒子從MN上的O點(diǎn)以水平初速度v0射入場區(qū)，下列判斷正確的是： ( )A如果粒子回到MN上時速度增大，則該空間存在的場一定是電場。B如果粒子回到MN上時速度大小不變，則該空間存在的場可能是電場。C若只改變粒子的

9、初速度大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN上時與其所成的銳角夾角不變，則該空間存在的場一定是磁場。D若只改變粒子的初速度大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN上所用的時間不變，則該空間存在的場一定是磁場。二、計(jì)算題。（6小題，共72分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明。方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）13、(10分)實(shí)驗(yàn)室需要用電子打擊靜止在P點(diǎn)的粒子,先讓電子在直線加速器中經(jīng)過電壓U加速，再從小孔O沿OO方向水平飛出。已知OP的距離為d，OP與OO的夾角為，電子的質(zhì)量為m，電量為-e，要想電子能打到P點(diǎn)，可在直線加速器左側(cè)加一個垂直于紙面的磁場

10、，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式并說明方向。14、(12分)如圖所示，在xoy平面內(nèi)，MN和x軸之間有平行于y軸的勻強(qiáng)電場和垂直于xoy平面的勻強(qiáng)磁場，y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)3L的A點(diǎn)處有一電子槍，可以沿+x方向射出速度為v0的電子（質(zhì)量為m，電量為-e）。如果電場和磁場同時存在，電子將做勻速直線運(yùn)動.如果撤去磁場只保留電場，電子將從P點(diǎn)離開電場，P點(diǎn)的坐標(biāo)是（2L,5L）.不計(jì)重力的影響，求：（1）電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及方向；（2）如果撤去電場，只保留磁場，電子將從D點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）離開磁場，求D點(diǎn)的坐標(biāo)及電子在磁場中運(yùn)動的時間。15、(12分)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.15T，方向垂直紙

11、面向里的勻強(qiáng)磁場分布在半徑R=0.10m的圓形區(qū)域內(nèi)，圓的左端點(diǎn)跟y軸相切于直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O，右端跟熒光屏MN相切于x軸上的A點(diǎn)。置于坐標(biāo)原點(diǎn)O的粒子源可沿x軸正方向射出速度v0=3.0×106m/s的帶電粒子流，比荷為q/m=1.0×108C/kg。不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子在磁場中運(yùn)動的半徑（2）粒子射到熒光屏MN上的點(diǎn)距A點(diǎn)的距離（3）現(xiàn)以O(shè)點(diǎn)并垂直于紙面的直線為軸，將圓形磁場逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)90°，在答題紙上用作圖法畫出此過程中粒子打在熒光屏上的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)的位置。16、(12分)如圖甲所示，M、N為豎直放置、彼此平行的兩塊平板，板間距離為d，兩板中央各

12、有一個小孔O、O正對，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化如圖乙所示(垂直紙面向里為B的正方向)。有一正離子在t=0時垂直于M板從小孔O射入磁場，已知正離子質(zhì)量為m、帶電荷量為q，正離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T0。不考慮由于磁場變化而產(chǎn)生的電場，不計(jì)正離子所受重力。求： （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大?。?）若射入磁場時速度，正離子能否從O點(diǎn)射出？若不能，它將打到N板上離O點(diǎn)多遠(yuǎn)處？（3）要使正離子從O孔垂直于N板射出磁場，正離子射入磁場時速度v0應(yīng)為多少？17、(12分)如圖所示，在平行板電容器的兩板之間，存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁感應(yīng)強(qiáng)

13、度B1=0.40T，方向垂直紙面向里，電場強(qiáng)度E=2.0×105V/m，PQ為板間中線緊靠平行板右側(cè)邊緣xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.25T，磁場邊界AO和y軸的夾角AOy=45°一束帶電量q=8.0×10-19C的同位素正離子從P點(diǎn)射入平行板間，沿中線PQ做直線運(yùn)動，穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為（0，0.2m）的Q點(diǎn)垂直y軸射入磁場區(qū)，離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角在45°90°之間，不計(jì)離子重力，求：（1）離子運(yùn)動的速度為多大？（2）x軸上被離子打中的區(qū)間范圍？（3）若只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場

14、的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，使離子都不能打到x軸上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2´應(yīng)滿足什么條件？18、(14分)如圖所示，在y軸右側(cè)平面內(nèi)存在方向向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=05T，坐標(biāo)原點(diǎn)有一放射源，可以向y軸右側(cè)平面沿各個方向放射比荷為Kg/C的正離子，這些離子速率分別在從0到最大值m/s的范圍內(nèi)，不計(jì)離子之間的相互作用。（1）求離子打到y(tǒng)軸上的范圍；（2）若在某時刻沿方向放射各種速率的離子，求經(jīng)過s時這些離子所在位置構(gòu)成的曲線方程；（3）若從某時刻開始向y軸右側(cè)各個方向放射各種速率的離子，求經(jīng)過時已進(jìn)入磁場的離子可能出現(xiàn)的區(qū)域面積。19、（選做題）如圖所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場和

15、勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場分為、兩個區(qū)域其邊界為MN、PQ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向如圖所示，區(qū)域高度為d，區(qū)域的高度足夠大一個質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的小球從磁場上方的O點(diǎn)由靜止開始下落，進(jìn)入電、磁復(fù)合場后，恰能做勻速圓周運(yùn)動(1)若帶電小球能進(jìn)入?yún)^(qū)域，h應(yīng)滿足什么條件？(2)若帶電小球經(jīng)一定的時間后恰能回到O點(diǎn)，h應(yīng)滿足什么條件？(3)若帶電小球第一次射出邊界MN時與射入點(diǎn)相距為d，h應(yīng)滿足什么條件？襄陽四中2011屆高三物理電場、磁場測試題答題卡姓名_學(xué)號_分?jǐn)?shù)_13、（10分）14、（12分）15、（12分）16、（12分）17、（12分）18、（14分）參考答案選擇題：1234567891

16、01112CDBCDABCBBCDBCBCCDCDACD計(jì)算題13、設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為，電子速率為，電子做圓周運(yùn)動的半徑為。在電子加速過程對電子用動能定理. 電子做勻速圓周運(yùn)動洛侖茲力作為向心力 根據(jù)電子軌跡得到幾何關(guān)系 解出 ，方向垂直紙面向里 。14、（1）只有電場時，電子做類平拋運(yùn)動到D點(diǎn)，則沿Y軸方向有 - 沿方向有 由得 ,沿軸負(fù)方向 - 電子做勻速運(yùn)動時有 - 由解得 ，垂直紙面向里 - （2）只有磁場時,電子受洛倫茲力做圓周運(yùn)動，設(shè)軌道半徑為R，由牛頓第二定律有 - ，由得R=2L - 電子在磁場中運(yùn)動的軌道如圖所示，由幾何關(guān)系得, - 所以=,即D點(diǎn)的坐標(biāo)為（）- 電子在磁場中運(yùn)動

17、的周期為T， - 電子在磁場中運(yùn)動的時間為 -15、（1）粒子在磁場中作勻速圓周運(yùn)動，設(shè)半徑為r，由牛頓第二定律可得：，所以， 代入數(shù)據(jù)可得：r=0.20m （2）作出粒子運(yùn)動軌跡如圖1所示。粒子在B點(diǎn)射出，磁場中轉(zhuǎn)過的偏向角為，由圖可得：由數(shù)學(xué)知識可得： 所以 （3）當(dāng)圓形磁場區(qū)域轉(zhuǎn)過90º時，粒子打在A點(diǎn)，A點(diǎn)即為最低點(diǎn)，如圖2所示。 作圖說明：以O(shè)為圓心、OA為半徑作出圓孤AE交y軸于E點(diǎn)，以E為圓心、EO為半徑作粒子運(yùn)動軌跡交AE孤于B點(diǎn)，連接CB并延長交屏于P點(diǎn)，P點(diǎn)即為粒子到達(dá)的最高點(diǎn)。 16、（1）正離子射入磁場，洛侖茲力提供向心力Bq v0=m v02 /R2（1）

18、做勻速圓周運(yùn)動的周期 (2) 聯(lián)立(1)、(2)兩式得磁感應(yīng)強(qiáng)度 (3) （2）聯(lián)立(1)、(3)并將代入得： R=04d (4) 正離子在MN間的運(yùn)動軌跡如圖所示。將打到圖中的B點(diǎn)，由圖中可知， 故L=R+RCOS300= (5) 17、（1）：離子在兩板間時有： 解得：v=5.0×105m/s （2）當(dāng)通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為45°時，到達(dá)x軸上的M點(diǎn)，如圖所示，則：r1=0.2m 1分 所以：OM= 當(dāng)通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為90°時，到達(dá)x軸上的N點(diǎn)，則：r2=0.1m 1分 所以：ON=r2=0.1m 所以離子到達(dá)x軸的區(qū)間范圍是0.1mx （3）由牛頓第二定律有： 則： 當(dāng)r=r1時，同位素離子質(zhì)量最大： 若質(zhì)量最大的離子不能穿過直線OA，則所有離子必都不能到達(dá)x軸，由圖可知使離子不能打到x軸上的最大半徑：設(shè)使離子都不能打到x軸上，最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，則 解得 B0=0.60T 1分 則：B2´0.60