高二物理选修3-1磁场试卷一套Word格式文档下载.doc
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4.如图所示,两块平行金属板中间有正交的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入两板间,不计重力,射出时它的动能减小了,为了使粒子动能
增加,应采取的办法是() ()
A.使粒子带电性质相反
B.使粒子带电量增加
C.使电场的场强增大
D.使磁场的磁感应强度增大
5.如图为电视机显像管及其偏转线圈L的示意图,如果发现
电视画面幅度比正常时偏小,可能是下列哪些原因造成的
①电子枪发射能力减弱,电子数减小
②加速电场电压过高,电子速率偏大
③偏转线圈匝间短路,线圈匝数减小
④偏转线圈电流过小,偏转磁场减弱
其中正确的有()
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
6.宽为d的金属条放入匀强磁场中,磁场方向与金属条垂直,磁感强度为B,当金属条中通入如图所示的电流时,电子定向移动速度为v,则下面说法中正确的是()
(A)导体左侧聚集较多电子,使得b点电势高于a点电势
(B)导体右侧聚集较多电子,使得b点电势低于a点电势
(C)ab两点之间电势差为v·
B·
d
(D)ab两点之间电势相等
7.如图所示,水平直导线中通有恒定电流I。
在与导线在同一平面内在导线正下方的电子,初速度方向跟导线中的电流方向一致,则该电子的运动轨迹是()
(A)抛物线(B)半径一定的圆
(C)半径越来越大的圆(D)半径越来越小的圆
8.三个质子1、2和3,分别以大小相等、方向如图所示的初速度v1、v2、和v3,经过平板MN上的小孔O射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,整个装置放在真空中,不计重力。
这三个质子打到平板MN上的位置到小孔O的距离分别为s1、s2和s3,则()
(A)s1>s2>s3(B)s1<s2<s3
(C)s1=s3>s2(D)s1=s3<s2
9.平行板电容器的两极板M、N之间的距离等于板长的。
今有一束正离子以速度v0贴着M板射入两极之间,离子所受重力可以忽略。
第一次在两板间加恒定电压,板间电场强度为E,正离子束正好从N板的边缘飞出;
第二次撤去电场,在两板间加上垂直于纸面向外、磁感强度为B的匀强磁场,正离子束又刚好从N板边缘飞出,则E与B的比值(E/B)可能为()
(A)v0/49(B)v0/7(C)25v0/49(D)50v0/49
a
b
P
-
+
10.如图,带电平行金属板中匀强电场方向竖直向上,匀强磁场方向垂直纸面向里,带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止滑下,经过1/4圆弧轨道从端点P(切线水平)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动,现使带电小球从比a点稍低的b点由静止滑下,在经过P点进入板间的运动过程中()
A.带电小球的动能将会增大
B.带电小球的电势能将会增大
C.带电小球所受洛伦兹力将会减小
乙
T
t/s
B/T
O
N
M
B
甲
D.带电小球所受电场力将会增大
11.如图甲所示,电流恒定的通电直导线MN,垂直平放在两条相互平行的水平光滑长导轨上电流方向由M指向N,在两导轨间存在着垂直纸面向里的磁场,当t=0时,导线恰好静止,若磁感应强度B按如图乙所示的余弦规律变化,则下列说法中正确的是()
A.在最初的一个周期内,导线在导轨上做简谐振动
B.在最初的一个周期内,导线一直向左运动
C.在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后减小
D.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小
F
f
G
12.如图,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块,a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段()
A.a、b一起运动的加速度减小
B.a、b一起运动的加速度增大
C.a、b物块间的摩擦力减小
D.a、b物块间的摩擦力增大
二、计算题
13.如图所示,在POQ区域内分布有磁感强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,有一束负离子流沿纸面垂直于磁场边界OQ方向从A点射入磁场。
已知OA=s,∠POQ=45°
,负离子的质量为m,带电量为q。
要使负离子不从OP边射出,负离子进入磁场时速度最大不能超过多少?
14.在互相垂直的匀强磁场和匀强电场中固定放置一光滑的绝缘斜面,其倾角为θ。
设斜面向上,如图所示。
一质量为m、带电量为q的小球静止放在斜面的最高点A,小球对斜面的压力恰好为零。
在释放小球的同时,将电场方向迅速改为竖直向下,场强大小不变,设B、q、θ和m为已知。
求:
①小球沿斜面下滑的速度v为多大时,小球对斜面的正压力再次为零?
②小球在斜面上滑行的最大距离为多大?
③小球从释放到离开斜面一共历时多少?
15.如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质为m,电量为q的质子,使质子由静止加速到能量为E后由A孔射出,求:
(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小。
(2)设两D形盒间距离为d,其间电压为U,电场视为匀强电场,质子每次经电场加速后能量增加,加速到上述能量所需回旋周数。
(3)加速到上述能量所需的时间。
16.如图所示,A、B为水平放置的足够长的平行板,板间距离d=1.0×
10-2m,A板中央有一电子源P,在纸面内沿PQ方向发射速度在0~3.2×
107m/s范围内的电子,Q为P点正上方B板上的一点,若板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=9.1×
10-3T,已知电子的质量m=9.1×
10-31kg,电子电量e=1.6×
10-19C,不计电子的重力和电子间的相互作用,且电子打到板上均被吸收,并转移到大地。
求电子击中A、B板上的范围,并画出电子经过相应范围边界的运动轨迹图。
A
v
Q
17.(本题只能选做一题)(Ⅰ)如图所示,空间分布着图示的匀强电场E(宽为L)和匀强磁场B,一带电粒子质量为m,电量为q,(不计重力)从A点由静止释放后经电场加速后进入磁场,穿过中间磁场进入右边磁场后能按某一路径再返回A点而重复前述过程.求中间磁场的宽度d和粒子的运动周期(虚线为磁场分界线,并不表示有什么障碍物)
(Ⅱ)如图所示,有一半径为r的圆形有界匀强磁场B垂直纸面向里,其周围对称放置带有中心孔a,b,c的三个相同的平行板电容器,三个电容器两板间距离为d,接有相同的电压U,在D处有一静止的电子,质量为m,电量为e,释放后从a孔射入匀强磁场中,并先后穿过b、c孔再从a孔穿出回到D处,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)电子从D出发到第一次回到D处所用的时间.
单元测试
1.C(可由回旋加速器的原理判断)2.D(通电导线中电荷的定向移动在其周围产生变化的电场,变化的电场可产生磁场,可由麦克斯韦电磁场理论解释)3.AC(洛仑兹力可指向圆心,也可背向圆心;
另外不能不分前提条件乱用公式)4.C(粒子动能减少,说明电场力与洛仑兹力反向,且洛仑兹力较大;
改变粒子电性,两力方向同时相反,不改变大小关系;
增加带电量,两力同时增大,也不改变大小关系;
只有增大电场强度,仅增大电场力,才可能使电场力大于洛仑兹力,粒子向电场力方向偏转,电场力做正功,动能增加)5.B(电视画面幅度比正常时偏小,说明电子偏转半径偏大,可知②③④可能;
①只会引起亮度变弱)6.BC(注意电子定向移动方向与I相反,用左手定则时,四指方向与电子移动方向相反)7.C(电子受力向下,远离导线,B减弱,半径变大)8.D9.D10.AB(由小球直线通过知小球一定带正电,电场力和洛仑兹力均向上,合力与重力平衡;
由较低处释放后,洛仑兹力减小,小球向下偏转,由重力大于电场力,知其动能增大,洛仑兹力也增大。
)11.AD12.AC13.14.
15.
(1)由左手定则判定B的方向垂直纸面向里
(2)E=nuq转一周加速两次旋转周数为
H
(3)
16.如图,沿PQ方向射出的电子最大轨道半径
由qvB=mv2/r,解得Rm=
带入数据解得Rm=2×
10-2m=2d
该电子运动轨迹圆心在A板上H处,且恰能击中B板的M处。
随着电子速度的逐渐减小,电子轨道半径也减小。
当电子的轨道半径等于d时,电子轨道与B板相切与N点,并打在A板的H点。
所以电子能击中B板的范围为MN区域,击中A板的范围为PH区域。
在三角形MFH中,
FH===d
QM=PF=(2-)d=2.68×
10-3m
QN=d=1.0×
10-2m
PH=2d=2.0×
10-2m
电子能击中B板上Q点右侧与Q点相距2.68×
10-3m~1.0×
10-2m的范围。
电子能击中A板上P点右侧与P点相距0~2.0×
10-2m。
17.(Ⅰ)解析:
由题意,粒子在磁场中的轨迹应关于υ方向的直线对称,如图所示,电场中:
①②
由几何知识:
sinθ=R/2R=1/2所以θ=30o
又R=mυ/qB③d=Rsin60o④
在中间磁场的时间:
⑤在右边磁场的时间⑥
由①③④得
(Ⅱ).
(1)设电子加速后获得的速率为v,进入磁场后做匀速圆周运动的轨道半径为R,根据能量守恒,有:
eU=mv2 ①
由洛伦兹力公式和牛顿定律知:
evB=m ②
由三角知识得:
R=rtan60°
③
由①②③式得:
B=.
(2)根据运动电荷在磁场中做匀速圆周运动的周期公式T=,依题意分析可知电子在磁场中运动一次所经历的时间为T/6,故电子在磁场中运动的总时间t1=3×
T/6=;
而电子在匀强电场中做一类似竖直上抛运动,所经历的时间t2,由s=at2可求得:
t2=2.
因为a=,所以t2=2d,电子在电场中运动的总时间为:
6d.
故电子从出发至第一次回到出发点D处所用的时间为:
t=t1+3t2=.
将B代入上式得:
t=.
翰林汇
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