2017年河北高考物理基礎提升練習（五）

1、PAGE 2017年河北高考物理基礎提升練習（五）1如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在xOy平面內，從原點O處沿與x軸正方向成角(0)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)則下列說法正確的是( )A若v一定，越大，則粒子在磁場中運動的時間越短B若v一定，越大，則粒子在離開磁場的位置距O點越遠C若一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大D若一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短答案：A解析：由左手定則可知，帶正電的粒子向左偏轉。若v一定，越大，則粒子在磁場中運動的時間越短，選項A正確；若v一定，等于90時，粒子在離開磁場的位置距O點最遠，選項B錯誤；若

2、一定，粒子在磁場中運動的周期與v無關，粒子在磁場中運動的角速度與v無關，粒子在磁場中運動的時間無關，選項CD錯誤。OBCA2如圖所示，在正三角形區(qū)域內存在著垂直于紙面的勻強磁場和平行于AB的水平方向的勻強電場，一不計重力的帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點沿角分線OC做勻速直線運動。若此區(qū)域只存在電場時，該粒子仍以此初速度從O點沿角分線OC射入，則此粒子剛好從A點射出；若只存在磁場時，該粒子仍以此初速度從O點沿角分線OC射入，則下列說法正確的是A粒子將在磁場中做勻速圓周運動，運動軌道半徑等于三角形的邊長B粒子將在磁場中做勻速圓周運動，且從OB階段射出磁場C粒子將在磁場中做勻速圓周運動，且從B

3、C階段射出磁場D根據已知條件可以求出該粒子分別在只有電場時和只有磁場時在該區(qū)域中運動的時間之比、答案：CD 解析：帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點沿角分線OC做勻速直線運動，則有qE=qvB。若此區(qū)域只存在電場時，該粒子仍以此初速度從O點沿角分線OC射入，剛好從A點射出，L/2=vt，L/2=at2，qE=ma；若只存在磁場時，該粒子仍以此初速度從O點沿角分線OC射入， qvB=mv2/R，聯(lián)立解得R=3L/4，選項A錯誤；由于R=3L/4L，粒子將在磁場中做勻速圓周運動，且從OB階段射出磁場，選項B正確C錯誤；根據已知條件，該粒子在只有電場時運動時間為t1=2=，在只有磁場時在該區(qū)域中運

4、動的時間為t2=m/3qB，可以求出該粒子分別在只有電場時和只有磁場時在該區(qū)域中運動的時間之比，選項D正確。3（2013浙江重點中學協(xié)作體高三摸底）如圖所示為一個質量為m、帶電量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細桿上自由滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中，圓環(huán)以初速度v0向右運動直至處于平衡狀態(tài)，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為 v0m+qB A0 B C D 答案：ABD 解析：若圓環(huán)所受洛倫茲力等于重力，圓環(huán)與粗糙細桿壓力為零，摩擦力為零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為零，選項A正確；若圓環(huán)所受洛倫茲力不等于重力，圓環(huán)與粗糙細桿壓力不為零，摩擦力不為零，圓環(huán)以初速度v0向右做減速運動。若開始圓環(huán)

5、所受洛倫茲力小于重力，則一直減速到零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為，選項B正確；若開始圓環(huán)所受洛倫茲力大于重力，則減速到洛倫茲力等于重力達到穩(wěn)定，穩(wěn)定速度v=mg/qB，由動能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為W=-=，選項D正確C錯誤。4如圖所示，有一金屬塊放在垂直于表面C的勻強磁場中，磁感應強度B，金屬塊的厚度為d，高為h，當有穩(wěn)恒電流I平行平面C的方向通過時，由于磁場力的作用，金屬塊中單位體積內參與導電的自由電子數目為（上下兩面M、N上的電壓分別為UM、UN）A BC D答案：C解析：設金屬塊中單位體積內參與導電的自由電子數目為n，穩(wěn)恒電流I可表示為I=neSv，S=dh；evB=eE，Eh=UM

6、-UN；聯(lián)立解得n=，選項C正確。5（2013安徽江南十校摸底）如圖所示，三個速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長方形區(qū)域的勻強磁場上邊緣射入，當它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90、60、30，則它們在磁場中運動的時間之比為（ ）A111B123C321D1：答案：C解析：由于粒子運動的偏向角等于圓弧軌跡所對的圓心角，由t=可知，它們在磁場中運動的時間之比為906030=321，選項C正確。6速率相同的電子垂直磁場方向進入四個不同的磁場，其軌跡照片如圖4所示，則磁場最強的是答案：D解析：由qvB=mv2/R可得B=mv/qR。磁場最強的是對應軌跡半徑最小，選項D正確。7.

7、（2013武漢摸底）圖甲是回旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢差，A處的粒子源產生的帶電粒子，在兩盒之間被電場加速。兩半圓盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，所以粒子在半圓盒中做勻速圓周運動。若帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，不計帶電粒子在電場中的加速時間，不考慮由相對論效應帶來的影響，下列判斷正確的是在Ek-t圖中應該有tn+1- tn =tn-tn-1在Ek-t圖中應該有tn+1- tn tn-tn-1在Ek-t圖中應該有En+1- En =En-En-1在Ek-t圖中應該有En+1-En En-En-1答案：AC解析：根據帶

8、電粒子在勻強磁場中運動的周期與速度無關可知，在Ek-t圖中應該有tn+1- tn =tn-tn-1，選項A正確B錯誤；由于帶電粒子在電場中加速，電場力做功相等，所以在Ek-t圖中應該有En+1- En =En-En-1，選項C正確D錯誤。8如圖所示，空間內存在著相互正交的勻強電場和勻強磁場，其中勻強電場沿y軸負方向，勻強磁場垂直于xOy平面向里圖中虛線框內為由粒子源S和電壓為U0的加速電場組成的裝置，其出口位于O點，并可作為一個整體在紙面內繞O點轉動。粒子源S不斷地產生質量為m、電荷量為+q的粒子(初速不計)，經電場加速后從O點射出，且沿x軸正方向射出的粒子恰好能沿直線運動不計粒子的重力及彼此

9、間的作用力，粒子從O點射出前的運動不受外界正交電場、磁場的影響(1)求粒子從O點射出時速度v的大小。(2)若只撤去磁場，從O點沿x軸正方向射出的粒子剛好經過坐標為(L，-L/2)的N點，求勻強電場的場強E；(3)若只撤去電場，要使粒子能夠經過坐標為(L，0)的P點，粒子應從O點沿什么方向射出?、解析：(1)由動能定理，qU0=mv2，解得粒子從O點射出時速度v=。(2)由L=vt，L/2=at2，a=qE/m，解得E=2 U0/L。 (3)設粒子從O點沿與x方向夾角為射出，則有2Rsin=L，qvB=m v2/R，qvB=qE，聯(lián)立解得：=30或=150。 60YXOPQ59. 如圖所示，在直

10、角坐標系Oxy平面的第三、四象限內分別存在著垂直于Oxy平面的勻強磁場，第三象限的磁感應強度大小是第四象限的2倍，方向相反。質量、電荷量相同的負粒子a、b，某時刻以大小相同的速度分別從x軸上的P、Q兩點沿y軸負方向垂直射入第四、三象限磁場區(qū)域。已知a粒子在離開第四象限磁場時，速度方向與y軸的夾角為60o，且在第四象限磁場中運行時間是b粒子在第三象限磁場中運行時間的4倍。不計重力和兩粒子之間的相互作用力。求：a、b兩粒子經Y軸時距原點O的距離之比。解：設第三象限內磁場磁感應強度大小為2B，第四象限內磁場磁感應強度大小為B,粒子a、b質量為m電荷量大小為q進入磁場區(qū)域速度為v由洛倫茲力和牛頓第二定

11、律得： （1分） （1分） （1分）由題設條件有： （2分）設b粒子在第三象限中運行時轉過的圓心角為，由a、b兩粒子運行時間關系有： 即 （2分） =30 （1分） （2分）10如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強電場和勻強磁場。A板帶正電荷，B板帶等量負電荷，電場強度為E；磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度為B1。平行金屬板右側有一擋板M，中間有小孔O，OO是平行于兩金屬板的中心線。擋板右側有垂直紙面向外的勻強磁場，磁場應強度為B2。CD為磁場B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角=45，OC=a，現(xiàn)有大量質量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子（不計重力），自O點沿OO方向

12、進入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運動，并進入勻強磁場B2中，求： （1）進入勻強磁場B2的帶電粒子的速度； （2）能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值； （3）絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度。解：（18分）（1）沿直線OO運動的帶電粒子，設進入勻強磁場B2的帶電粒子的速度為v根據 qvB1=qE （3分）解得： v= （1分） （2）粒子進入勻強磁場B2中做勻速圓周運動，根據 qv B2=m，解得：q=。因此，電荷量最大的帶電粒子運動的軌道半徑最小。設最小半徑為r1，此帶電粒子運動軌跡與CD板相切，則有：r1+ r1=a，解得：r1=(-1)a。電荷量最大值q=(+1)

13、。 (3)帶負電的粒子在磁場B2中向上偏轉，某帶負電粒子軌跡與CD相切，設半徑為r2，依題意r2+a= r2 解得：r2=(+1）a （3分）則CD板上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度為 X= r2- r1=2a（2分）11（2013浙江重點中學協(xié)作體高三摸底）如圖a所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場，現(xiàn)將一重力不計、比荷的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放，經過105s后，電荷以v0=1.5l04ms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

14、b中10-5s時刻電荷與O點的水平距離（3）如果在O點右方d= 68cm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。（，） （22分）解：電荷在電場中做勻加速直線運動，設其在電場中運動的時間為，有： 解得： （4分）當磁場垂直紙面向外時，電荷運動的半徑： 周期 （3分）當磁場垂直紙面向里時，電荷運動的半徑： 周期 （3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：d=4cm （3分）電荷從第一次通過MN開始，其運動的周期為： 根據電荷的運動情況可知，電荷到達檔板前運動的完整周期數為15個，有：電荷沿ON運動的距離：s=

15、15d=60cm （3分）故最后8cm的距離如圖所示，有： 解得： 則 （3分）故電荷運動的總時間：（3分）12、如圖所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、N正對著放置，S1、S2分別為M、N板上的小孔，S1、S2、O三點共線，它們的連線垂直M、N，且S2OR.以O為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內存在磁感應強度為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場D為收集板，板上各點到O點的距離以及板兩端點的距離都為2R，板兩端點的連線垂直M、N板質量為m、帶電量為q的粒子經S1進入M、N間的電場后，通過S2進入磁場粒子在S1處的速度以及粒子所受的重力均不計(1)當M、N間的電壓為U時，求粒子進入磁場時速度的大小v；(2)

16、若粒子恰好打在收集板D的中點上，求M、N間的電壓值U0；(3)當M、N間的電壓不同時，粒子從S1到打在D上經歷的時間t會不同，求t的最小值12解析：（14分）(1)粒子從S1到達S2的過程中，根據動能定理得qUeq f(1,2)mv2 解得粒子進入磁場時速度的大小veq r(f(2qU,m) (2)粒子進入磁場后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，有qvBmeq f(v2,r) 由得，加速電壓U與軌跡半徑r的關系為Ueq f(qB2r2,2m)當粒子打在收集板D的中點時，粒子在磁場中運動的半徑r0R 對應電壓U0eq f(qB2R2,2m) (3)M、N間的電壓越大，粒子進入磁場時的速度越大，粒子

17、在極板間經歷的時間越短，同時在磁場中運動軌跡的半徑越大，在磁場中運動的時間也會越短，出磁場后勻速運動的時間也越短，所以當粒子打在收集板D的右端時，對應時間t最短 根據幾何關系可以求得，對應粒子在磁場中運動的半徑req r(3)R 由得粒子進入磁場時速度的大小veq f(qBr,m)eq f(r(3)qBR,m) 粒子在電場中經歷的時間t1eq f(R,f(v,2)eq f(2r(3)m,3qB) 粒子在磁場中經歷的時間t2eq f(r(3)R.f(,3),v)eq f(m,3qB) 粒子出磁場后做勻速直線運動經歷的時間t3eq f(R,v)eq f(r(3)m,3qB) 粒子從S1到打在收集板

18、D上經歷的最短時間為tt1t2t3eq f(3r(3)m,3qB)。13如圖所示，A、B為一對平行板，板長為L，兩板距離為d，板間區(qū)域內充滿著勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里，一個質量為m，帶電量為+q的帶電粒子自靜止開始經M、N兩平行金屬板間的電場加速后，從A、B兩板的中間沿垂直于磁感線的方向射入磁場。（不計粒子的重力）求： （1）若粒子被加速后進入磁場的速度為v0，則它在磁場中做圓周運動的半徑和周期各為多少？ （2）MN兩極板間的電壓U應在什么范圍內，粒子才能從磁場內射出？.解析：（1）粒子在磁場中做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，qv0B=m，解得：r=mv0/qB。周

19、期：T=2r/ v0=2 m0/qB。（2）帶電粒子在MN兩極板間的加速過程，由動能定理，qU=mv02.。如圖所示，當粒子從左邊射出時，若運動軌跡半徑最大，則其圓心為圖中O1點，半徑r1=d/4。因此粒子從左邊射出必須滿足：rr1=d/4。聯(lián)立解得：U。當粒子從右邊射出時，若運動軌跡半徑最小，則其圓心為圖中O2點，半徑為r2，由幾何關系可得：r22=( r2-d/2)2+l2，解得：r2=d/4+l2/d，因此粒子從右邊射出必須滿足：rr2=d/4+l2/d。聯(lián)立解得：U。所以當U或U時，粒子可以從磁場內射出。14.（14分）如圖21所示，在直角坐標系xoy的第一、四象限區(qū)域內存在邊界平行y軸的兩個有界的勻強磁場：垂直紙面向外的勻強磁場、垂直紙面向里的勻強磁場。O、M、P、Q為磁場邊界和x軸的交點，OM=MP=L；在第三象限存在沿y軸正向的勻強電場。一質量為帶電量為的帶電粒子從電場中坐標為()的點以速度沿+x方向射出，恰好經過原點O處射入區(qū)域又從M點射出區(qū)域（粒子的重力不計）。Ov0yxMQP圖21（1）求第三象限勻強電場場強E的大??；（2）求區(qū)域內勻強磁場磁感應強度B的大??；（3）若帶電粒子能再次回到原點O，問區(qū)域內磁場的寬度至少為多少？粒子兩次經過原點O的時間間隔為多少？ .（14分）解：（1）帶電粒子在勻強電場中做類平拋運動. , （1