03二輪電場(chǎng)和磁場(chǎng)測(cè)試及答案

1、襄陽(yáng)四中2021屆高三物理電場(chǎng)、磁場(chǎng)測(cè)試題命題人：梅軍審核人：王政良一、選擇題每題4分，共48分。在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有一個(gè)或一個(gè)以上選項(xiàng)符合題目要求,全部選又的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分。1、如下圖，質(zhì)子a ；H 和笊核b 2H 以相同的動(dòng)量，都垂直磁場(chǎng)邊界 入足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，不考慮質(zhì)子和笊核的重力及相互作用力，以下說(shuō)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(dòng)時(shí)的向心加速度大小相同C.它們做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半徑相同D.它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同2、法拉第曾做過(guò)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(guò)導(dǎo)線與電源負(fù)極相連，直立的細(xì)圓柱形磁鐵棒下端固

2、定在玻璃杯底部的中心，往杯內(nèi)參加水銀。 在玻璃杯的正上方。點(diǎn)吊一可自由擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)傾斜地與水銀相連，此時(shí)銅棒靜止，如下圖。這樣，可動(dòng)銅棒、水銀、導(dǎo)電柱和電 源就構(gòu)成了一個(gè)回路。閉合開(kāi)關(guān)S,那么該實(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(huì)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(huì)減小些但仍可靜止D.銅棒會(huì)以磁鐵棒為軸轉(zhuǎn)動(dòng)3、在圖中實(shí)線框所示的區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子不計(jì)重力恰好能 沿直線MN

3、A左到右通過(guò)這一區(qū)域。那么勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向可能為以下哪種情況：A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直于紙面向外B.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直于紙面向里C.勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向都水平向右D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上4、在我們生活的地球周?chē)?，每時(shí)每刻都會(huì)有大量的由帶電粒子組成的宇宙射線向地球射來(lái)，地球磁 場(chǎng)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(dòng)方向，使 它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一束宇宙射線在赤道上方沿垂直于地磁場(chǎng)方向射向地球，如圖6所示。在地磁場(chǎng)的作用下，射線方向發(fā)生改變的情況是A.假設(shè)這束射線是由帶正

4、電荷的粒子組成，它將向南偏移B.假設(shè)這束射線是由帶正電荷的粒子組成，它將向北偏移C.假設(shè)這束射線是由帶負(fù)電荷的粒子組成，它將向東偏移D.假設(shè)這束射線是由帶負(fù)電荷的粒子組成，它將向西偏移5、如下圖，帶電平行板中間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(guò)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰 能沿水平作直線運(yùn)動(dòng)， 現(xiàn)使小球從較低的b點(diǎn)開(kāi)始下滑經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間，那么在板間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A.其動(dòng)能將會(huì)增大B.其電勢(shì)能將會(huì)增大C.小球所受的洛倫茲力將會(huì)增大D.小球受到的電場(chǎng)力將會(huì)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(chǎng)，三個(gè)質(zhì)量和電量都相 同第帶電粒子a、b、c,以不同速率對(duì)準(zhǔn)

5、圓心O?&AO方向射入電場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌 跡如下圖。假設(shè)帶電粒子只受磁場(chǎng)力作用，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是：A.a粒子動(dòng)能最大B.c粒子動(dòng)能最大MN并垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)M M X X X X X Xau uX XX XX Xb b f fN N X XX XX X軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球C. c粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)D.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期TaTbTc7、如下圖,a、b是一對(duì)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(kāi)有一小孔d,在較大空間范圍內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里，在a、b兩板間還

6、存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)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(dòng)到右側(cè)，從d孔射出后分成3束.那么以下判斷正確的選項(xiàng)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. a、b兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)方向一定由a指向bD.假設(shè)這三束粒子改為帶負(fù)電而其它條件不變那么仍d孔射出8、如下圖，勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)，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(kāi)桿的右端進(jìn)入正交電、 磁場(chǎng)后， 在開(kāi)始一小段時(shí)間內(nèi)， 小球:A.可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.一

7、定做變加速曲線運(yùn)動(dòng)C.重力勢(shì)能可能減小D.電勢(shì)能可能增加-I-XXXXXX -0-0-X X X XX X； XZ Z x xX X9、如下圖，I、n、出是豎直平面內(nèi)三個(gè)相同的半圓形光滑軌道,K為軌道最低點(diǎn)，I處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，n和出處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，三個(gè)完全相同的帶正電小球a、b、c從軌道最高點(diǎn)自由下滑至第一次到達(dá)最低點(diǎn)k的過(guò)程中，以下說(shuō)法中正確的有：A.在K處千b速度最大B.在K處千Cc對(duì)軌道壓力最大C.球b需時(shí)最長(zhǎng).球c機(jī)械能損失最多10、如下圖，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相切的圓形帶正電、 乙球帶負(fù)電、 丙球不帶電。 現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道 過(guò)圓形軌道

8、的最高點(diǎn)，那么A.經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等；B.經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小；C.甲球的釋放位置比乙球的高；D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變。AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通11、如下圖，盤(pán)旋加速器是用來(lái)加速帶電粒子使它獲得很大動(dòng)能的裝置.其核心局部是兩個(gè)D形金屬盒，置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒分別與高頻電源相連.那么帶電粒子加速所獲得的最大動(dòng)能與以下因素有關(guān)的是:A.加速的次數(shù)C.金屬盒的半徑.加速電壓的大小.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度12、如下圖，MN或與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)場(chǎng)區(qū)都足夠大，現(xiàn)有一個(gè)重力不計(jì)的帶電粒子從MN上的O

9、點(diǎn)以水平初速度Vo射入場(chǎng)區(qū)，以下判斷正確的選項(xiàng)是:A.如果粒子回到MN上時(shí)速度增大，那么該空間存在的場(chǎng)一定是電場(chǎng)。B.如果粒子回到MN上時(shí)速度大小不變，那么該空間存在的場(chǎng)可能是電場(chǎng)。()aI* B JmH2,C.假設(shè)只改變粒子的初速度大小， 發(fā)現(xiàn)粒子再回到的場(chǎng)一定是磁場(chǎng)。D.假設(shè)只改變粒子的初速度大小， 發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN上時(shí)與其所成的銳角夾角不變,那么該空間存在MN上所用的時(shí)間不變，那么該空間存在的場(chǎng)一定是磁場(chǎng)。二、計(jì)算題。6小題，共72分。按題目要求作答。解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明。方程式和重要演算步 驟。只寫(xiě)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(xiě)出數(shù)值和單位。13、10分

10、實(shí)驗(yàn)室需要用電子打擊靜止在 P P 點(diǎn)的粒子，先讓電子在直線加速器中經(jīng)過(guò)電壓 U U 加速，再 從小孔O O 沿OO方向水平飛出。 OPOP 的距離為d,OPOP 與OO的夾角為0 ,電子的質(zhì)量為ml電量為-e,-e, 要想電子能打到 P P 點(diǎn)，可在直線加速器左側(cè)加一個(gè)垂直于紙面的磁場(chǎng)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的表達(dá)式并說(shuō)明方 向。八、一辦r=0，o-14、12分如下圖，在xoy平面內(nèi)，M而x軸之間有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于xoy平面的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)3L的A自處有一電子槍?zhuān)梢匝?x方向射出速度為V0 0的電子質(zhì)量為m,電量為-e。 如果電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在，電子將做勻速直線運(yùn)動(dòng).如果撤

11、去磁場(chǎng)只保存電場(chǎng)，電子將從P點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)，P點(diǎn)的坐標(biāo)是2L,5L.不計(jì)重力的影響，求：1電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B勺大小及方向；2如果撤去電場(chǎng)，只保存磁場(chǎng)，電子將從D點(diǎn)圖中未標(biāo)出離開(kāi)磁場(chǎng)，求D點(diǎn)的坐標(biāo)及電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。V V15、12分如下圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.15T,方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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VO=3.0 x 106m/s的帶電粒子流，比荷為q/m=1.0X 108C/kg。不計(jì)粒子重力。求：1粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑2粒子射

12、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(chǎng)逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)90。，在答題紙上用作圖法畫(huà)出此過(guò)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,兩板中央各有一個(gè)小孔O、O正對(duì)，在兩板間有垂直于紙面方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)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(shí)垂直于M板從小孔O射入磁場(chǎng)，正離子質(zhì)量為m、帶電荷量 為q,正離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期都為T(mén)0o不考慮由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的電場(chǎng)，不計(jì)正離子所受重力。求：1磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小. 4二d

13、. .2假設(shè)射入磁場(chǎng)時(shí)速度VO正離子能否從O點(diǎn)射出？假設(shè)不能，它將5T0打到N板上離O點(diǎn)多遠(yuǎn)處？d2,3要使正離子從O孔垂直于N板射出磁場(chǎng)，正離子射入磁場(chǎng)時(shí)速度VO應(yīng)為多少?17、(12分)如下圖，在平行板電容器的兩板之間，存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度BI=0.40T,方向垂直紙面向里，電場(chǎng)強(qiáng)度E=2.0X 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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=0.25T,磁場(chǎng)邊界AO和y軸的夾角/AOy=45.一束帶電量q=8.0X 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(dòng)，穿出平

14、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(chǎng)區(qū)，離子通過(guò)x軸時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角在4590之間，不計(jì)離子重力，求：(1)離子運(yùn)動(dòng)的速度為多大？(2) x軸上被離子打中的區(qū)間范圍？(3)假設(shè)只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)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?(1)求離子打到y(tǒng)軸上的范圍;(2)假設(shè)在某時(shí)刻沿+x方向放射各種速率的離子，求經(jīng)過(guò)x10s時(shí)這此3離子所在位置構(gòu)成的曲線方程；(3)假設(shè)從某時(shí)刻開(kāi)始向y軸右側(cè)各個(gè)方向放射各種速率的離子，求經(jīng)過(guò)5 :75 X10時(shí)已進(jìn)入磁場(chǎng)的離子可能出現(xiàn)的區(qū)域面積。319、 (選做題)如下圖， 空間分布著

15、有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng).勻 強(qiáng)磁場(chǎng)分為I、n兩個(gè)區(qū)域.其邊界為MN、PQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向如下圖，I區(qū)域高度為d, n區(qū)域的高度足夠大.一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的小球從磁場(chǎng)上方的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落，進(jìn)入電、磁復(fù)合場(chǎng)后，恰能做勻 速圓周運(yùn)動(dòng).假設(shè)帶電小球能進(jìn)入n區(qū)域，h應(yīng)滿足什么條件？(2)假設(shè)帶電小球經(jīng)一定的時(shí)間后恰能回到 。點(diǎn)，h應(yīng)滿足什么條件？(3)假設(shè)帶電小球第一次射出邊界MN時(shí)與射入點(diǎn)相距為d, h應(yīng)滿足什么條件?18、(14分)如下圖，在y軸右側(cè)平面內(nèi)存在方向向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小標(biāo)原點(diǎn)o有一放射源，可以向y軸右側(cè)平面沿各個(gè)方向放射比荷為m =2.5父

16、10，Kg/Cq離子速率分別在從0到最大值=2106m/s的范圍內(nèi)，不計(jì)離子之間的相互作B=0. 5T,坐的正離子，這些用。y.02R襄陽(yáng)四中2021屆高三物理電場(chǎng)、磁場(chǎng)測(cè)試題答題卡姓名 學(xué)號(hào) 分?jǐn)?shù)13、10分14、12分15、12分16、12分17、12分18、14分123456789101112CDBCDABCBBCDBCBCCDCDACD參考答案選擇題:計(jì)算題13、設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電子速率為v,電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為1在電子加速過(guò)程對(duì)電子用動(dòng)能定理-mv2=eU22電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)洛侖茲力作為向心力evB = m匚Rmv - R =deB根據(jù)電子軌跡得到幾何關(guān)系Rsin二-d22只有

17、磁場(chǎng)時(shí)， 電子受洛倫茲力做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為R,由牛頓第二定律有2v。ev0B = mR，由得R=2L電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道如下圖，由幾何關(guān)系得所以O(shè)D=Rcos30=，3L，即D點(diǎn)的坐標(biāo)為3L,0-2sin1；2mU解出B二-:-,方向垂直紙面向里14、1只有電場(chǎng)時(shí)，電子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),2L =-那么沿Y軸方向有2沿v0方向有v0t=2LeEt2mD-2E工由得eL電子做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有,沿y y軸負(fù)方向eE = evoB由解得mv。eL,垂直紙面向里-Rotantan . .：j j = =3L3L -2L-2L2L2LJIa.=6 6一2 r 2 m電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén), T

18、=-v。10)-eB16、1正離子射入磁場(chǎng)，洛侖茲力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期2聯(lián)立1、2兩式得磁感應(yīng)強(qiáng)度34二d，12聯(lián)立1、3并將v v0二二7代入得:5T0R=0. 4d 4正離子在MN間的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖。將打到圖中的B點(diǎn)，由圖中可知,ABC =30故L=R+RCOS30=1 R=d2 . 3517、1：離子在兩板間時(shí)有：qE =qvB1解得：v=5.0 x 105m/s2當(dāng)通過(guò)x軸時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為45時(shí), 到達(dá)x軸上的M點(diǎn)，如下圖，那么：門(mén)=0.2m1分所以：OM=V2r1= 0.2 J2m當(dāng)通過(guò)x軸時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為90時(shí)，到達(dá)x軸上的N點(diǎn)，那么：電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為n-dt =3T =1T2二32二m-3eB15、1粒子在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)半徑為r,由牛頓第二定律可得：2_Vo _,mvoqv0B =m -,所以r =-,rqB代入數(shù)據(jù)可得：r=0.20m2作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示。粒子在B點(diǎn)射出，磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的偏向角為r R -。，由圖可得：tan = = 0.52 r由數(shù)學(xué)知識(shí)可得:0 02tantan1:-2.211 - tan一42所以PA =Rtan 1-0.1 m = m ： 0.13m315作圖說(shuō)明：以 。為圓心、OA為半徑作出圓孤 交AE孤于B點(diǎn)，連接CB