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文檔簡介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2017北京一模二模物理試題分類-磁場及混合場1.(2017豐臺二17題)如圖所示,兩平行金屬板P、Q水平放置,上極板帶正電,下極板帶負電;板間存在勻強電場和勻強磁場(圖中未畫出)。一個帶電粒子在兩板間沿虛線所示路徑做勻速直線運動。粒子通過兩平行板后從O點垂直進入另一個垂直紙面向外的勻強磁場中,粒子做勻速圓周運動,經(jīng)過半個周期后打在擋板MN上的A點。不計粒子重力。則下列說法不正確的是( )A此粒子一定帶正電BP、Q間的磁場一定垂直紙面向里C若另一個帶電粒子也能做勻速直線運動,則它一定與該粒子具有相同的荷質(zhì)比D若另一個帶電粒子也能沿相同的軌跡運動,則它一定與該粒子具有相

2、同的荷質(zhì)比2.(2017東城一18題)如圖所示是磁流體發(fā)電機的示意圖,兩平行金屬板P、Q之間有一個強磁場。一束等離子體(即高溫下電離氣體,含有大量正、負帶電粒子)沿垂直于磁場的方向噴入磁場。把P、Q與電阻R相連。下列說法正確的是( )AQ板電勢高于P點電勢BR中有由b向a方向的電流C若只改變磁場的強弱,R中電流保持不變D若只增大粒子入射的速度,R中電流變大3.(2017西城一17題)在粒子物理學(xué)的研究中,經(jīng)常應(yīng)用“氣泡室”裝置。粒子通過 氣泡室中的液體時能量降低,在它的周圍有氣泡形成,顯示出它的徑跡。如圖所示為帶電粒子在氣泡室運動徑跡的照片,氣泡室處于垂直紙面向里的勻強磁場中。下列有關(guān)甲、乙兩

3、粒子的判斷正確的是( )A 甲粒子帶正電 B乙粒子帶負電 C甲粒子從b向a運動 D乙粒子從c向d運動4.(2017海淀一18題)在勻強磁場中有一帶正電的粒子甲做勻速圓周運動,當它運動到M點時,突然向與原運動相反的方向放出一個不帶電的粒子乙,形成一個新的粒子丙。如圖3所示,用實線表示粒子甲運動的軌跡,虛線表示粒子丙運動的軌跡。若不計粒子所受重力及空氣阻力的影響,則粒子甲和粒子丙運動的軌跡可能是( )5.(2017東城一22題)(16分)如圖所示,將一個質(zhì)量為m,電荷量為+q的小球,以初速度,自h高處水平拋出。不計空氣阻力。重力加速度為g。(1)小球落地點與拋出點的水平距離。(2)若在空間加一個勻

4、強電場,小球水平拋出后做勻速直線運動,求該勻強電場的場強大小及方向。(3)若在空間中除加(2)中的點場外,再加一個垂直紙面的勻強磁場,小球平拋后做勻速圓周運動,且落地點與拋出點的水平距離也為h,求磁場的磁感應(yīng)強度大小及方向。6.(2017朝陽二22題)(16分)質(zhì)譜儀的原理簡圖如圖所示。一帶正電的粒子經(jīng)電場加速后進入速度選擇器, P1、P2兩板間的電壓為U,間距為d,板間還存在著勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B1,方向垂直紙面向外。帶電粒子沿直線經(jīng)速度選擇器從狹縫S3垂直MN進入偏轉(zhuǎn)磁場,該磁場磁感應(yīng)強度的大小為B2,方向垂直紙面向外。帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后,打在照相底片上的H點,測得S3、H兩點間

5、的距離為l。不計帶電粒子的重力。求:(1)速度選擇器中電場強度E的大小和方向;(2)帶電粒子離開速度選擇器時的速度大小v;(3)帶電粒子的比荷。7. (2017朝一23題)(18分)物理學(xué)對電場和磁場的研究促進了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,提高了人們的生活水平。(1)現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備中常常利用電場和磁場來改變或者控制粒子的運動?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為e的電子由靜止經(jīng)加速電壓U的加速電場加速后射出(忽略電子所受的重力)。 a如圖甲所示,若電子從加速電場射出后平行極板的方向射入偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強電場,板間電壓為,極板長度為L,極板間距為d,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時速度的大小v以及射出偏轉(zhuǎn)電場時速度偏轉(zhuǎn)

6、角的正切值; b如圖乙所示,若電子從加速電場射出后,沿直徑方向射入半徑為r的圓形磁場區(qū)域,該磁場的磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里。設(shè)電子射出磁場時的速度方向與射入時偏轉(zhuǎn)了角,請推導(dǎo)說明增大的方法(至少說出兩種)。(2)磁場與電場有諸多相似之處,電場強度的定義式請你由此類推,從運動電荷所受的洛倫茲力出發(fā),寫出磁感應(yīng)強度B的定義式;并從宏觀與微觀統(tǒng)一的思想出發(fā)構(gòu)建一個合適的模型,推論證該定義式與這一定義式的一致性。8. (2017平谷一23題)(18分)當今醫(yī)學(xué)成像診斷設(shè)備PET/CT堪稱“現(xiàn)代醫(yī)學(xué)高科技之冠”,它在醫(yī)療診斷中,常利用能放射電子的同位素碳11作為示蹤原子,碳11是由小型回旋加

7、速器輸出的高速質(zhì)子轟擊氮14獲得的加速質(zhì)子的回旋加速器如圖甲所示D型盒裝在真空容器中,兩D型盒內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,兩D型盒間的交變電壓的大小為U若在左側(cè)D1盒圓心處放有粒子源S不斷產(chǎn)生質(zhì)子,質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為q假設(shè)質(zhì)子從粒子源S進入加速電場時的初速度不計,不計質(zhì)子所受重力,忽略相對論效應(yīng)(1)第1次被加速后質(zhì)子的速度大小v1是多大?(2)若質(zhì)子在D型盒中做圓周運動的最大半徑為R,且D型盒間的狹縫很窄,質(zhì)子在加速電場中的運動時間可忽略不計那么,質(zhì)子在回旋加速器中運動的總時間t總是多少?(3)要把質(zhì)子從加速器中引出,可以采用靜電偏轉(zhuǎn)法引出器原理如圖乙所示,一對圓弧形金屬板組成弧形引出通

8、道,內(nèi)、外側(cè)圓弧形金屬板分別為兩同心圓的一部分,圓心位于O點內(nèi)側(cè)圓弧的半徑為r0,外側(cè)圓弧的半徑為r0+d在內(nèi)、外金屬板間加直流電壓,忽略邊緣效應(yīng),兩板間產(chǎn)生徑向電場,該電場可以等效為放置在O處的點電荷Q在兩圓弧之間區(qū)域產(chǎn)生的電場,該區(qū)域內(nèi)某點的電勢可表示為(r為該點到圓心O點的距離)質(zhì)子從M點進入圓弧形通道,質(zhì)子在D型盒中運動的最大半徑R對應(yīng)的圓周,與圓弧形通道正中央的圓弧相切于M點若質(zhì)子從圓弧通道外側(cè)邊緣的N點射出,則質(zhì)子射出時的動能Ek是多少?要改變質(zhì)子從圓弧通道中射出時的位置,可以采取哪些辦法?9.(2017房山一23題)(18分) 1932年,勞倫斯和利文斯頓設(shè)計出了回旋加

9、速器回旋加速器的工作原理如圖所示,置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間接交流電源,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過狹縫的時間可以忽略不計,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直,A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子,質(zhì)量為m、電荷量為q,(質(zhì)子初速度很小,可以忽略)在加速器中被加速,加速電壓為U加速過程中不考慮相對論效應(yīng)和重力作用,求:(1)離子第一次進入磁場中的速度v(2)粒子在電場中最多被加速多少次(3)要使質(zhì)子每次經(jīng)過電場都被加速,則交流電源的周期為多大在實際裝置設(shè)計中,可以采取哪些措施盡量減少帶電粒子在電場中的運行時間10.(2017東城二24題)(20分) 我們知道:電流周圍有磁場。圖1所示為環(huán)形電流

10、周圍磁場的分布情況。根據(jù)電磁學(xué)理論可知,半徑為R、電流強度為I的 環(huán)形電流中心處的磁感應(yīng)強度大小,其中k為已知常量。 (1)正切電流計是19世紀發(fā)明的一種儀器,它可以利用小磁針的偏轉(zhuǎn)來測量電流。圖2為其結(jié)構(gòu)示意圖,在一個豎直放置、半徑為r、匝數(shù)為N的圓形線圈的圓心O處,放一個可以繞豎直軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的小磁針(帶有分度盤)。線圈未通電流時,小磁針穩(wěn)定后所指方向與地磁場水平分量的方向一致,調(diào)整線圈方位,使其與靜止的小磁針在同一豎直平面內(nèi)。給線圈通上待測電流后,小磁針偏轉(zhuǎn)了角。已知儀器所在處地磁場的磁感應(yīng)強度水平分量大小為Bc。求: a待測電流在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度B0的大??;b待測電流Ix的

11、大小。(2)電流的本質(zhì)是電荷的定向運動,電流可以產(chǎn)生磁場意味著運動的電荷也可以產(chǎn)生磁場。如圖3所示,一個電荷量為q的點電荷以速度v運動,這將在與速度垂直的方向上、與點電荷相距為d的A點產(chǎn)生磁場。請你利用上面電流產(chǎn)生磁場的規(guī)律,自己構(gòu)建模型,求出該點電荷在此時的運動將在A點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度大小BA。參考答案1234CDCB5.(16分)(1)小球做平拋運動有 ,解得小球落地點與拋出點水平距離(2)空間只存在勻強電場,小球做勻速直線運動,小球所受合力為零,根據(jù)平衡條件有解得電場強度大小,電場方向:豎直向上(3)空間同時存在勻強電場和勻強磁場,小球做勻速圓周運動,洛倫茲力充當向心力設(shè)圓周運動半

12、徑為R,根據(jù)牛頓第二定律有,且由題知解得磁感應(yīng)強度大小,磁場方向垂直紙面向外6(16分)(1)在速度選擇器中有: 方向由P1板指向P2板 。 (5分)(2)在速度選擇器中,粒子所受的電場力等于洛倫茲力,有: 聯(lián)立式可得: (5分)(3)粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力。 有: 其中 聯(lián)立式可得: (6分)7.(18分)8.(18分)(1)質(zhì)子第一次被加速,由動能定理: 3分 解得: 2分(2)質(zhì)子在磁場中做圓周運動時,洛倫茲力提供向心力: 2分質(zhì)子在做圓周運動的周期為: 1分設(shè)質(zhì)子運動至M點前被電場加速了n次,由動能定理: 1分質(zhì)子在磁場中做圓周運動的周期恒定,在回旋加速器中運動的總時間為: 2分 解得: 1分(3)設(shè)M、N兩點的電勢分別為1、2,由能量守恒定律: 2分 由題可知: , 1分 解得: 1分 改變圓弧通道內(nèi)、外金屬板間所加直流電壓的大?。ǜ淖儓A弧通道內(nèi)電場的強弱),或者改變圓弧通道內(nèi)磁場的強弱,可以改變質(zhì)子從圓弧通道中射出時的位置 2分9.(18分)(1)(5分)質(zhì)子在電場中加速,由動能定理 4分 解得: 1分(2)(7分)質(zhì)子的最大速度為 在磁場中洛倫茲力提供向心力即: 解得: 4分質(zhì)子的最大動能為 代入數(shù)據(jù)得= 1分質(zhì)子每

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