專題電場和磁場專題達(dá)標(biāo)測試

專題電場和磁場專題達(dá)標(biāo)測試第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六A.EP>EQ,εP<εQ B.EP>EQ,εP>εQC.EP<EQ,εP<εQ D.EP<EQ,εP>εQ解析由v—t圖象知aP>aQ,FP>FQ,EP>EQ,從P到Q動(dòng)能減小,靜電力做負(fù)功,電勢能增大,εP<εQ,A對.答案

A2.(2009·福建省第二次質(zhì)檢)如圖6-2所示,一電容為C的平行板電容器,兩極板A、B間距離為d,板間電壓為U,B板電勢高于A板.兩板間有M、N、P三點(diǎn),M、N連線平行于極板.N、P連線垂直于極板,

M、P兩點(diǎn)間距離為L,∠PMN=θ.以下說法正確的是（）第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六圖6-2A.電容器帶電量為B.兩極板間勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為C.M、P兩點(diǎn)間的電勢差為D.若將帶電量為+q的電荷從M移到P,該電荷的電勢能減少了解析

C=,Q=CU,A錯(cuò);E=,B錯(cuò);UMP=UNP=E·Lsinθ=,C對;WMP=qUMP=,D對.答案

CD第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六3.(2009·濟(jì)南市5月高考模擬)如圖6-3所示,MN是一正點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線.一個(gè)帶負(fù)電的粒子

(不計(jì)重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示.下列結(jié)論正確的是

()A.帶電粒子從a到b過程中動(dòng)能逐漸減小B.正點(diǎn)電荷一定位于M點(diǎn)左側(cè)C.帶電粒子在a點(diǎn)時(shí)具有的電勢能大于在b點(diǎn)時(shí)具有的電勢能D.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度圖6-3第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六解析由軌跡可知正電荷在右側(cè),從a到b靜電力做正功,動(dòng)能增大,A、B錯(cuò),C對;b點(diǎn)離正點(diǎn)電荷近,Eb>Ea,Fb>Fa,D正確.答案

CD4.(2009·三明市質(zhì)檢)圖6-4中a、b是兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷,O點(diǎn)為a、b連線的中點(diǎn),M

是a、b連線的中垂線上的一個(gè)點(diǎn).

下列判斷正確的是（）A.O點(diǎn)的場強(qiáng)比M點(diǎn)大B.O點(diǎn)的電勢比M點(diǎn)高C.電子從O移到M點(diǎn)靜電力做正功D.電子從O移到M點(diǎn)時(shí)電勢能增加圖6-4第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六解析

O點(diǎn)的場強(qiáng)為零,A錯(cuò);在ab中垂線的上面,電場方向向上,φO>φM,B對;電子在OM上受力向下,從O到M靜電力做負(fù)功,D對.答案

BD5.(2009·鞍山市第二次質(zhì)檢)在勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn),其連線構(gòu)成一等邊三角形,邊長為l,勻強(qiáng)電場場強(qiáng)方向平行于三角形平面,

電子從a移到b,電勢能減小W,質(zhì)子從a移到c,電勢能增加W,如圖6-5所示.則下列關(guān)系式正確的是 （）圖6-5第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六A.電勢間關(guān)系為φc=φb>φaB.場強(qiáng)大小為E=C.場強(qiáng)大小為E=,方向垂直bc向下D.場強(qiáng)大小為E=,方向垂直bc向上解析由電子從a移到b和質(zhì)子從a移到c,靜電力做功數(shù)值相等可知,φc=φb,從a到b,靜電力對電子做正功,φb>φa,A正確;W=Uba·e,Uba=,E==,D正確.答案

AD第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六6.(2009·杭州市模擬四）如圖6-6所示，在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里,P為屏上的一個(gè)小孔.PC與MN垂直,

一群質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子(不計(jì)重力)以相同的速率v,從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區(qū)域.粒子入射方向在磁場B垂直的平面內(nèi),且散開在與PC左側(cè)夾角為θ范圍內(nèi).則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長度為()圖6-6第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六解析由于粒子速率相同,由R=知軌跡半徑相同,因此當(dāng)粒子沿PC方向入射時(shí),在MN上打中的區(qū)域長度最遠(yuǎn),S1=2R=;當(dāng)沿左側(cè)邊緣入射時(shí),打在MN上距P點(diǎn)最近,S2=2Rcosθ=,ΔS=S1-S2=.答案

C7.(2009·昆明市5月適應(yīng)性檢測)如圖6-7所示,

MN、PQ之間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁場區(qū)域水平方向足夠長,MN,PQ間距為L,現(xiàn)用電子槍將電子從O點(diǎn)垂直MN射入磁場區(qū)域,圖6-7第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六調(diào)整電子槍中的加速電壓可使電子從磁場邊界不同位置射出.a、b、c為磁場邊界上的三點(diǎn),下列分析正確的是 （）A.從a、b、c三點(diǎn)射出的電子速率關(guān)系為va<vb<vcB.從a、b、c三點(diǎn)射出的電子速率關(guān)系為va<vc<vbC.若從邊界MN射出的電子出射點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為s,

則無論怎樣調(diào)整加速電壓,必有0<s<2LD.若從邊界PQ射出的電子出射點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為s,

則無論怎樣調(diào)整加速電壓,必有L<s<2L解析由R=知v=,A對;若從MN射出,則R=s<L,即0<s≤2L,C對;若從PQ邊界射出,則有R>L,即s>L,s>2L,D錯(cuò).AC第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六8.(2009·汕頭市二模)如圖6-8所示,質(zhì)量為m、電量為e的電子,由a點(diǎn)以速率v豎直向上射入勻強(qiáng)磁場,經(jīng)過一段時(shí)間后從b點(diǎn)以不變的速率v反方向飛出,已知ab長為L.不計(jì)重力作用,則()A.電子在磁場中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向外C.勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里D.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=圖6-8ACD第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六9.(2009·珠海市第二次調(diào)研)一勻強(qiáng)電場平行于xOy

平面,一個(gè)帶正電的粒子在xOy

平面內(nèi)從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),軌跡如圖6-9所示,且在A點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸平行,則電場的方向可能是 （）A.沿+x方向 B.沿-x方向C.沿-y方向 D.沿+y方向圖6-9解析由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)條件可知,靜電力方向(也即場強(qiáng)方向)應(yīng)在v0反向延長線和x軸正方向之間的范圍內(nèi),C正確.C第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六10.(2009·成都市第三次診斷性檢測)如圖6-10所示,

在直角坐標(biāo)系xOy的第Ⅰ象限存在著方向平行于y

軸的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為5×103N/C.一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球在t=0時(shí)刻從y軸上的a點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度進(jìn)入電場,圖中的b、c、d是從t=0時(shí)刻開始每隔0.1s記錄到的小球位置,已知重力加速度的大小是10m/s2.則以下說法正確的是()圖6-10第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六A.小球從a運(yùn)動(dòng)到d的過程中,電勢能一定增大B.小球從a運(yùn)動(dòng)到d的過程中,機(jī)械能一定增大C.小球的初速度是60m/sD.小球的比荷(電荷量/質(zhì)量)是1×10-3C/kg解析

x=6×10-2m,x=v0T;Δy=5×10-2=aT2,解得v0=m/s=0.6m/s,C錯(cuò);a=m/s2=5m/s2,a<g,靜電力豎直向上,從a運(yùn)動(dòng)到d的過程中,靜電力做負(fù)功,A對,B錯(cuò);mg-qE=ma,m(g-a)=qE,==C/kg=1.0×10-3C/kg,D對.答案

AD第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六二、解答題(第11、12題各10分,第13、14題各15分,

共50分)11.(2009·徐州市第三次調(diào)研)在地面上方某處的真空室里存在著水平方向的勻強(qiáng)電場,以水平向右和豎直向上為x軸、

y軸正方向建立如圖6-11所示的平面直角坐標(biāo)系.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的微粒從點(diǎn)P（

l,0)

由靜止釋放后沿直線PQ運(yùn)動(dòng).當(dāng)微粒到達(dá)點(diǎn)Q(0,-l)的瞬間,撤去電場,同時(shí)加上一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=,該磁場有理想的下邊界,其圖6-11第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六他方向范圍無限大.已知重力加速度為g.求:(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大小.(2)撤去電場加上磁場的瞬間,微粒所受合外力的大小和方向.(3)欲使微粒不從磁場下邊界穿出,該磁場下邊界的y軸坐標(biāo)值應(yīng)滿足什么條件?解析

(1)由于微粒沿PQ方向運(yùn)動(dòng),可知微粒所受的合力沿PQ方向,可得qE=mgcotα易知α=60°解得E=第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六(2)微粒到達(dá)Q點(diǎn)的速度v可分解為水平分速度為v1和豎直分速度為v2,根據(jù)豎直方向上自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有v22=2gl則v2=v1=v2tan30°=對于水平分速度v1,其所對應(yīng)的洛倫茲力大小為F洛1,方向豎直向上則F洛1=qv1B=q·即與重力恰好平衡,對于豎直分速度v2,其所對應(yīng)的洛倫茲力大小為F洛2,方向水平向左此力為微粒所受的合力第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六答案

(1)(2)水平向左(3)y≤-()lF=F洛2=qv2B=q·(3)由(2)可知,微粒的運(yùn)動(dòng)可以看作水平面內(nèi)的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合成.能否穿過下邊界取決于豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則qv2B=解得r=所以欲使微粒不從其下邊界穿出,磁場下邊界的y坐標(biāo)值應(yīng)滿足y≤-(r+l)=-()l第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六12.(2009·廈門市適應(yīng)性考試)質(zhì)譜儀在科學(xué)研究中有廣泛應(yīng)用,如圖6-12甲所示是一種測定帶電粒子比荷的質(zhì)譜儀原理圖.某種帶正電的粒子連續(xù)從小孔O1進(jìn)入電壓為U0=50V的加速電場(初速度不計(jì)),

粒子被加速后從小孔O2沿豎直放置的平行金屬板

a、b中心線射入,最后打到水平放置的感光片MN

上.已知磁場上邊界MN水平,且與金屬板a、b下端相平,與中心線相交于點(diǎn)O,B=1.0×10-2T,方向垂直紙面向里,a、b板間距d=0.15m.(不計(jì)粒子重力和粒子間的作用力)第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六圖6-12第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六(1)當(dāng)a、b間不加電壓時(shí),帶電粒子經(jīng)電場加速和磁場偏轉(zhuǎn),最后打在感光片上而形成亮點(diǎn),經(jīng)測量該亮點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x=0.20m,求粒子的比荷.(2)當(dāng)a、b間加上如圖乙所示的電壓Uab時(shí),帶電粒子打在感光片上形成一條亮線P1P2,P1到O點(diǎn)的距離x1=0.15m,P2到O點(diǎn)的距離x2=0.25m.求打擊感光片的粒子動(dòng)能的最大值Ek1與最小值Ek2的比.(由于每個(gè)粒子通過板間的時(shí)間極短,可以認(rèn)為粒子在通過a、b板間的過程中電壓Uab不變).解析

(1)當(dāng)平行金屬板a、b間不加電壓時(shí),設(shè)粒子以速度v0進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn),軌跡半徑為R0,有x=2R0第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六由牛頓第二定律得qv0B=由動(dòng)能定理有qU0=得帶電粒子的比荷=1.0×108C/kg(2)設(shè)進(jìn)入磁場時(shí)粒子速度為v,它的方向與O1O的夾角為θ,其射入磁場時(shí)的入射點(diǎn)和打到感光片上的位置之間的距離Δx,有qvB=v0=vcosθ由幾何關(guān)系得Δx=2Rcosθ=即Δx與θ無關(guān),為定值.則帶電粒子在平行金屬板a、b間的最大偏移量第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六y=對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)電壓U=50V=U0由功能關(guān)系可知偏移量最大的帶電粒子離開平行金屬板a、b時(shí)有最大動(dòng)能Ek1,由動(dòng)能定理解得Ek1=同理,t1=0時(shí)刻進(jìn)入平行金屬板a、b間的帶電粒子離開平行金屬板時(shí)有最小動(dòng)能Ek2,則Ek2=qU0故=4∶3答案

(1)1.0×108C/kg(2)4∶3第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六13.(2009·陜西師大附中第五次模擬)如圖6-13甲所示,帶正電粒子以水平速度v0從平行金屬板MN間中線OO′連續(xù)射入電場中.MN板間接有如圖乙所示的隨時(shí)間t變化的電壓UMN,兩板間電場可看作是均勻的,且兩板外無電場.緊鄰金屬板右側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場B,分界線為CD,EF為屏幕.金屬板間距為d,長度為l,磁場B的寬度為d.已知:B=5×10-3T,l=d=0.2m,每個(gè)帶正電粒子的速度v0=105m/s,

比荷為=108C/kg,重力忽略不計(jì),在每個(gè)粒子通過電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),電場可視作是恒定不變的.試求:第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六圖6-13(1)帶電粒子進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動(dòng)的最小半徑?(2)帶電粒子射出電場時(shí)的最大速度?(3)帶電粒子打在屏幕EF上的范圍.解析

(1)t=0時(shí)刻射入電場的帶電粒子不被加速,進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑最小.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)qv0B=第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六則帶電粒子進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動(dòng)的最小半徑rmin==0.2m其運(yùn)動(dòng)的徑跡如下圖中曲線Ⅰ所示.(2)設(shè)兩板間電壓為U1,帶電粒子剛好從極板邊緣射出電場,則有第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六代入數(shù)據(jù),解得U1=100V在電壓低于100V時(shí),帶電粒子才能從兩板間射出電場,電壓高于100V時(shí),帶電粒子打在極板上,不能從兩板間射出.帶電粒子剛好從極板邊緣射出電場時(shí),速度最大,設(shè)最大速度為vmax,則有解得vmax=×105m/s=1.414×105m/s(3)由第(1)問計(jì)算可知,t=0時(shí)刻射入電場的粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑rmin=d=0.2m第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六徑跡恰與屏幕相切,設(shè)切點(diǎn)為E,E為帶電粒子打在屏幕上的最高點(diǎn),則

=rmin=0.2m帶電粒子射出電場時(shí)的速度最大,在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑最大,打在屏幕上的位置最低.設(shè)帶電粒子以最大速度射出電場進(jìn)入磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為rmax,打在屏幕上的位置為F,運(yùn)動(dòng)徑跡如圖中曲線Ⅱ所示.qvmaxB=則帶電粒子進(jìn)入磁場做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑rmax=第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六由數(shù)學(xué)知識可得運(yùn)動(dòng)徑跡的圓心必落在屏幕上,如圖中Q點(diǎn)所示,并且Q點(diǎn)必與M板在同一水平線上.則帶電粒子打在屏幕EF上的范圍為

=rmax-==0.18m所以O(shè)′上方0.2m到O′下方0.18m的范圍內(nèi).答案

(1)0.2m(2)1.414×105m/s(3)O′上方0.2m到O′下方0.18m范圍內(nèi)第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期六14.(2009·茂名市第二次高考模擬)如圖6-14所示,

位于豎直平面內(nèi)的坐標(biāo)系xOy,在其第三象限空間有沿水平方向的、垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,還有沿x軸