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- 2021-05-13 发布
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2020年高考物理 模拟新题精选分类解析(第2期)专题09 磁场
1.(2020年江西百校联考) 图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个“D”形金属盒,在加速带电粒子时,两金属 盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的 变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列说法中正确的是
A. 在Ek-t图中应有t4-t3= t3-t2= t2-t1
B. 高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1
C. 要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径
D. 在磁感应强度B、“D”形盒半径尺、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下,粒子的加 速次数越多,粒子的最大动能一定越大
2.(2020武汉联考)如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P
点。a、b两粒子的质量之比为
A.1∶2 B.2∶1
C.3∶4 D.4∶3
答案:C
3. (18分)(2020河南三市联考)如图所示,在xoy平面内,过原点O的虚 线MN与y轴成45°角,在MN左侧空间有沿y轴负方向的 匀强电场,在MN右侧空间存在着磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、带电量为q的正、负两 个带电粒子,从坐标原点O沿y轴负方向以速度v0射入磁场区,在磁场中运动一段时间后进入电场区,已知电场强度为 E=2Bv0,不计重力,求:
(1) 两个带电粒子离开磁场时的位置坐标间的距离;
(2) 带负电的粒子从原点O进人磁场区域到再次抵达x轴的时间及位置坐标。
.
4.(18分)(2020四川自贡一诊)如右图所示,在矩形ABCD区域内,对角钱BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长L,AB边长为2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度vo从A点沿AB方向进入电场,在对角线
BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直 于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:
(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向:
(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向。
解题思路:由类平抛运动规律和速度分解合成知识列方程得到电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向;由洛伦兹力提供向心力和相关知识解得磁场的磁感应强度B的大小和方向。
考查要点:类平抛运动规律、速度分解和合成、洛伦兹力、牛顿第二定律。
解析.(18分) (1)带电粒子在电场中做类平抛运动,设粒子在电场中运动的时间为t,则
AB方向: (2分)
AD方向: (2分)
解得: (2分)
设粒子在P点沿AD方向的分速度为vy,则有
(1分)
解之得: (1分)
粒子在P点的速度为: v==v0 (2分)
设速度与AB方向的夹角为,则:
所以: (1分)
5.(12分)(2020安徽皖南八校联考)如图所示,在平面直角坐标系xoy中,以(0,R)为圆心,半径为R的圈形区城内有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度B方向垂直于xOy平面向里,一带正电粒子从O点沿y轴正方向以v0入射进场区.恰好做匀速直线运动.不计重力作用。
(1)求电场强度E的大小和方向.
(2)若仅仅撤去磁场.带电粒子仍从O点以相同的速度v0射入,经电场区的最右侧的P点射出,求粒子比荷q/m。
(3)若仅仅撤去电场.带电粒子仍从O点沿y轴正方向入射.但速度大小为2v0,求粒子在磁场中的运动时间.
解析:(1)由q v0B=qE,解得E= v0B。方向沿x轴正方向。
(2)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,R= v0t,R=at2,qE=ma,
联立解得:q/m=2 v0/BR。
(3)由q· 2v0B=m,解得r==R。
带电粒子在磁场中运动四分之一周期,运动时间t==。
A
B
D
C
P
α
M
N
6.(16分)(2020江苏常州模拟)如图,空间内存在水平向右的匀强电场,在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动,刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点,与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零,而水平分速度不变,小颗粒运动至D处刚好离开水平面,然后沿图示曲线DP轨迹运动,AC与水平面夹角α = 30°,重力加速度为g,求:
⑴匀强电场的场强
⑵AD之间的水平距离d;
⑶已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍,则该处的高度为多大?
A
B
D
C
P
α
M
N
α
α
v
qE
mg
qE
mg
f
7.(2020武汉联考)如图所示,两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。两
板之间的右侧长度为3d的区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。喷墨打印机的喷口可在两极板左侧上下自由移动,并且从喷口连续不断喷出质量均为m、速度水平且大小相等、带等量电荷的墨滴。调节电源电压至U,使墨滴在电场的左侧区域恰能沿水平方向向右做匀速直线运动。(重力加速度为g)
(1)判断墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;
(2)要使墨滴不从两板间射出,求墨滴的入射速率应满足的条件。
(2)墨滴进入电场、磁场共存区域后,重力与电场力平衡,洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力
③ 1分
从上极板边缘射进的墨滴最容易从两板间射出,只要这个墨滴没有射出,其他墨滴就都不会射出。若墨滴刚好由极板左侧射出,则
④ 1分
联立②③④解得
1分
同理,墨滴刚好从极板右侧射出,有
⑤
解得
1分
联立②③④解得
1分
要使墨滴不会从两极间射出,速率应该满足 1分
8. (16分)(2020江苏淮安调研)如图,板长为L、间距为d的平行金属板水平放置,两板间所加电压大小为U,足够大光屏PQ与板的右端相距为a,且与板垂直。一带正电的粒子以初速度0沿两板间的中心线射入,射出电场时粒子速度的偏转角为37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计粒子的重力。
⑴求粒子的比荷q/m;
⑵若在两板右侧MN、光屏PQ间加如图所示的匀强磁场,要使粒子不打在光屏上,求磁场的磁感应强度大小B的取值范围;
L
Q
N
P
M
37°
y
z
x
v0
O
O
a
⑶若在两板右侧MN、光屏PQ间仅加电场强度大小为E0、方向垂直纸面向外的匀强电场。设初速度方向所在的直线与光屏交点为O点,取O点为坐标原点,水平向右为x正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向,建立如图所示的坐标系,求粒子打在光屏上的坐标(x,y,z)。
R
c
M
· · · · · ·
· · · · · ·
· · · · · ·
· · · · · ·
· · · · · ·
v0
a
b
L
N
第24题图
9.(2020浙江测试)如图所示,有3块水平放置的长薄金属板a、b和c,a、b之间相距为L。紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管,两管口正好位于小孔M、N处。板a与b、b与c之间接有电压可调的直流电源,板b与c间还存在方向垂直纸面向外的匀强磁场。当体积为V0、密度为r、电荷量为q的带负电油滴,等间隔地以速率v0从a板上的小孔竖直向下射入,调节板间电压Uba和Ubc,当Uba=U1、Ubc=U2时,油滴穿过b板M孔进入细管,恰能与细管无接触地从N孔射出。忽略小孔和细管对电场的影响,不计空气阻力。求:
(1)油滴进入M孔时的速度v1;
(2)b、c两板间的电场强度E和磁感应强度B的值;
(3)当油滴从细管的N孔射出瞬间,将Uba和B立即调整到和B´,使油滴恰好不碰到a板,且沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔,请给出和B´的结果。
(3)若油滴恰不能撞到a板,且再返回并穿过M点,由动能定理,
⑧
得:
⑨
考虑到油滴返回时速度方向已经相反,为了使油滴沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔,磁感应强度的大小不变,方向相反,即:
B´=- B ⑩
评分标准:(1)6分,①、②、③式各2分;(2)8分,④、⑤、⑥、⑦式各2分;(3)6分,⑧、⑨、⑩式各2分。
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