高中物理二輪復(fù)習(xí)-選擇題專項7-電場與磁場(二)

選擇題專項7電場與磁場(二)1．一點電荷Q的電場中，讓x軸與它的一條電場線重合，已知坐標(biāo)軸上A、B兩點的坐標(biāo)分別為x1和x2，如圖甲所示。在A、B兩點分別放置正試探電荷，其受到的靜電力跟試探電荷的電荷量的關(guān)系，如圖乙中直線a、b所示，設(shè)靜電力的正方向與x軸正方向相同，靜電力常數(shù)未知。則下列說法不正確的是()甲乙A．可以判斷點電荷Q的電性B．可以求出點電荷Q的電荷量C．可以求出點電荷Q的位置坐標(biāo)D．可以比較A點和B點的電勢高低B[根據(jù)題意可知EA＝eq\f(F,q)＝40N/C，方向沿x軸正方向EB＝eq\f(F,q)＝2.5N/C，方向沿x軸正方向，故可以判斷點電荷應(yīng)在A、B左側(cè)帶正電，場強(qiáng)方向是由A指向B，則φA>φB，A、D正確；設(shè)點電荷距離A點x，則keq\f(Q,x2)＝EA，keq\f(Q,[x＋x2－x1]2)＝EB，分析可得可以求出x，即Q的位置坐標(biāo)，不能求點電荷Q的電荷量，C正確，B錯誤。故選B。]2．(多選)有人設(shè)計了如圖所示的簡易實驗裝置來篩選實驗室所需要的離子。S為離子源，能夠提供大量比荷和速率均不一樣的離子。A、B為兩個板間電壓為U的平行金屬板，相距為d(d很小)。上部分成圓弧形，中軸線所在圓弧半徑為R(如虛線所示)，該區(qū)域只存在電場；下部分平直，且中間還充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。不計離子重力影響，下列說法正確的是()A．所加磁場的方向垂直于紙面向里B．通過改變U和B，可以選取滿足要求的正離子C．所有速率等于eq\f(U,dB)的離子均能通過該儀器D．通過該儀器的離子，比荷一定為eq\f(U,dRB2)ABD[粒子在彎曲的部分做圓周運(yùn)動，電場力提供向心力，故只有正離子才可能通過該儀器。又由于板間距很小，該部分電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)，粒子通過下部分時做直線運(yùn)動，則電場力與洛倫茲力平衡eq\f(U,d)q＝qvB，解得v＝eq\f(U,dB)，故磁場只能垂直于紙面向里，且速率為eq\f(U,dB)的正離子才能通過該儀器，A、B正確，C錯誤；由電場力提供圓周運(yùn)動的向心力知qeq\f(U,d)＝meq\f(v2,R)，得eq\f(q,m)＝eq\f(U,dRB2)即通過該儀器的離子比荷為eq\f(U,dRB2)，D正確。]3．如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一個半徑為R的圓，O為圓心，AB、CD分別為圓的水平直徑和豎直直徑，在圓內(nèi)有與該圓所在豎直面垂直的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)，PP′是與AB平行的一條弦。在圓的左邊放置一能夠發(fā)射某種帶電粒子的發(fā)射裝置，若該裝置從A點沿AB方向射出一個速度為v的帶電粒子(不計重力)，并恰好從D點沿CD方向離開磁場。如果讓該裝置從P點沿PP′方向射出一個速度也為v的同種帶電粒子，該帶電粒子從P點進(jìn)入磁場區(qū)域后，關(guān)于該粒子離開磁場的位置，下列說法正確的是()A．該粒子從D點左側(cè)附近某點離開磁場B．該粒子仍從D點離開磁場C．該粒子從D點右側(cè)附近某點離開磁場D．該粒子從B點離開磁場B[由題意可知從A點射入的帶電粒子從D點沿CD方向離開磁場，由幾何關(guān)系可得，粒子的軌道半徑與圓形磁場的半徑相等，軌跡圖如圖所示。所以從P點射入的粒子速度不變，則軌道半徑也是R，由磁聚焦定義，平行帶電粒子射向圓形勻強(qiáng)磁場，并且軌道半徑與圓形磁場半徑相同，那么所有粒子將從同一點射出圓形磁場，所以從P點射入的粒子仍從D點離開磁場，軌跡如圖所示，則B正確，A、C、D錯誤。]4．(多選)質(zhì)量為m、電荷量為＋Q的帶電小球A固定在絕緣天花板上，帶電小球B，質(zhì)量也為m，在空中水平面內(nèi)繞O點做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，如圖所示。已知小球A、B間的距離為2R，重力加速度為g，靜電力常量為k。則()A．天花板對A球的作用力大小為2mgB．小球B轉(zhuǎn)動的角速度為eq\r(\f(\r(3)g,3R))C．小球B所帶的電荷量eq\f(8mgR2,\r(3)kQ)D．A、B兩球間的庫侖力對B球做正功BC[設(shè)小球A、B連線與豎直方向的夾角為θ，對B球受力分析可知，庫侖力在豎直方向的分力等于小球的重力有keq\f(QqB,2R2)cosθ＝mg，由幾何關(guān)系可知，θ＝30°，代入數(shù)據(jù)解得qB＝eq\f(8mgR2,\r(3)kQ)，所以C正確；小球B轉(zhuǎn)動的向心力為F＝mgtan30°＝eq\f(\r(3),3)mg，根據(jù)向心力公式F＝mω2R，代入數(shù)據(jù)解得ω＝eq\r(\f(\r(3)g,3R))，所以B正確；A、B兩球間距離不變，故庫侖力對B球不做功，所以D錯誤；天花板對A球的作用力在豎直方向的分力的大小為Fy＝2mg，天花板對A球的作用力在水平方向的分力的大小為Fx＝eq\f(\r(3),3)mg，天花板對A球的作用力大小為F＝eq\r(F\o\al(2,x)＋F\o\al(2,y))＝eq\r(\f(13,3))mg，所以A錯誤。]5．如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為keq\f(Q,R2)，A、B、C、D是電場中一條電場線上相鄰且間距均為R的四個點，在D點固定正點電荷Q。現(xiàn)使一個帶負(fù)電的粒子從A點以某一速度向右運(yùn)動，粒子經(jīng)過的各點電勢φ、粒子的速度v、電勢能Ep及機(jī)械能E的變化圖象正確的是(不計帶負(fù)電粒子的重力及對電場的影響)()ABCDC[點電荷Q在C點的場強(qiáng)大小為keq\f(Q,R2)，C點的合場強(qiáng)為零，所以從A到C兩點間的合場強(qiáng)水平向右，則從A到C電勢降低，C點到D點間的合場強(qiáng)方向向左，從C點到D點電勢增大，故A錯誤；因為在AC之間，負(fù)電荷受力方向向左，所以從A點到C點，電場力對負(fù)電荷做負(fù)功，速度減小，動能減小，電勢能增大，從C點到D，負(fù)電荷受力方向向右，電場力對負(fù)電荷做正功，速度增加，動能增加，電勢能減少，故機(jī)械能先減少后增大，故C正確，B、D錯誤。]6．(多選)回旋加速器的工作原理如圖所示。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，它們之間接電壓為U的交流電源。中心A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，初速度可視為0，在兩盒之間被電場加速。兩個半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場B中，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動。忽略兩盒縫之間的距離。已知粒子被第一次加速后，經(jīng)過時間t，再次到達(dá)盒縫處，與A的距離為d。則()A．電場變化的周期為tB．粒子被兩次加速后，再次經(jīng)過盒縫時，與A的距離為dC．粒子的最大動能與金屬盒半徑R有關(guān)，與加速電壓U無關(guān)D．粒子在加速器中運(yùn)動的時間與加速電壓U、金屬盒半徑R均有關(guān)CD[根據(jù)加速原理，當(dāng)粒子在磁場中運(yùn)動周期與交變電壓周期同步時才能每次到達(dá)盒縫時處于加速狀態(tài)，故電場變化的周期與粒子在磁場中運(yùn)動周期相同，而時間t是粒子在磁場中運(yùn)動的半個周期，所以電場變化周期為2t，故A錯誤；粒子第二次加速后，速度變大，由qvB＝meq\f(v2,R)得R＝eq\f(mv,Bq)，可得v變大，則R變大，則再次經(jīng)過盒縫時，與A點的距離大于d，故B錯誤；由qvB＝meq\f(v2,R)，v＝eq\f(BqR,m)，則Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2R2,2m)由此可知，粒子的最大動能只與粒子本身的比荷，D形盒半徑，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小有關(guān)，與電源電壓U無關(guān)，故C正確；粒子在回旋加速器運(yùn)動的總時間與粒子在電場中加速、在磁場中偏轉(zhuǎn)次數(shù)有關(guān)，而電壓越高，次數(shù)越少，總時間越少，金屬盒半徑越大，次數(shù)越多，時間越長，故D正確。]7．如圖所示，abcd為菱形，ac與bd為對角線，ac長是bd長的兩倍，O為對角線的交點，長直導(dǎo)線M過aO的中點垂直于菱形平面，長直導(dǎo)線N過Oc中點也垂直于菱形平面，M、N中通有方向相反、大小相等的恒定電流，則()A．a(chǎn)、c兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同B．b、d兩點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反C．a(chǎn)點磁感應(yīng)強(qiáng)度比O點磁感應(yīng)強(qiáng)度大D．b點磁感應(yīng)強(qiáng)度比O點磁感應(yīng)強(qiáng)度大A[a、b、c、d四點磁場方向如圖所示，由題意知aM＝MO＝NO＝cN＝bO＝dO，離通