（新课标）2020年高二物理暑假作业19（电场、磁场） 12页

新课标2020年高二物理暑假作业19《电场、磁场》 ‎ 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________‎ 一、选择题（本题共6道小题）‎ ‎1.一个负电荷由A点射入电场，只在电场力作用下减速运动到B点，由此可知（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 电场力对电荷做正功 ‎　‎ B．‎ 电荷的电势能越来越小 ‎　‎ C．‎ 电场力对电荷做负功 ‎　‎ D．‎ 电荷的电势能和动能的总量在减小 ‎ ‎2.用塑料梳子梳头时，塑料梳子和头发都会带电，其原因是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 摩擦创造了电荷 ‎　‎ B．‎ 静电感应创造了电荷 ‎　‎ C．‎ 电子在梳子和头发之间发生了转移 ‎　‎ D．‎ 质子在梳子和头发之间发生了转移 ‎3.电场线分布如图所示，电场中a，b两点的电场强度大小分别为已知Ea和Eb，电势分别为φa和φb，则（　　）‎ ‎　‎ A．‎ Ea＞Eb，φa＞φb B．‎ Ea＞Eb，φa＜φb C．‎ Ea＜Eb，φa＞φb D．‎ Ea＜Eb，φa＜φb ‎4.如图所示，竖直向上的匀强电场中，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球，小球静止时位于N点，弹簧恰好处于原长状态．保持小球的带电量不变，现将小球提高到M点由静止释放．则释放后小球从M运动到N过程中（　　）‎ ‎　 A． 小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变 ‎　 B． 小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加 ‎　 C． 弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量ɛ ‎　 D． 小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和 ‎5.如图所示，以O点为圆心，以R=‎0.20m为半径的圆与坐标轴交点分别为a、b、c、d，该圆所在平面内有一匀强电场，场强方向与x轴正方向成θ=60°角，已知a、b、c 三点的电势分别为V、4V、﹣V，则下列说法正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 该匀强电场的场强E=40V/m B．‎ 该匀强电场的场强E=80V/m ‎　‎ C．‎ d点的电势为﹣V D．‎ d点的电势为﹣4V ‎6.如图所示，平行板电容器与电动势为E的电流电源连接，上级板A接地，一带负电油滴固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的下级板B竖直向下移动一小段距离，则（　　）‎ ‎　 A． 带电油滴所受电场力不变 ‎　 B． P点的电势将升高 ‎　 C． 带电油滴的电势能增大 ‎　 D． 电容器的电容减小，极板带电量增大 二、实验题（本题共2道小题）‎ ‎7.美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。‎ ‎（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有__________。‎ A．油滴质量m        B．两板间的电压U C．两板间的距离d    D．两板的长度L ‎（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=________（已知重力加速度为g）‎ ‎（3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e=__________C。‎ ‎8.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来AB两板不带电，B极板接地，它的极板长L= ‎0.1m，两板间距离d = ‎0.4 cm，现有一微粒质量m=2.0×10‎-6kg，带电量q=+1.0×10‎-8C，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒恰好能落到A板上中点O处，取g=‎10m/s2．试求：‎ ‎（1）带电粒子入射初速度的大小；‎ ‎（2）现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A板的电势范围为多少？‎ 三、计算题（本题共3道小题）‎ ‎9.如图所示，等边三角形AQC的边长为‎2L，P、D分别为AQ、AC的中点．水平线QC以下是向左的匀强电场，区域Ⅰ（梯形PQCD）内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B0；区域Ⅱ（三角形APD）内的磁场方向垂直纸面向里，区域（虚线PD之上、三角形APD以外）的磁场与区域Ⅱ内大小相等、方向相反．带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为L的O点以某一速度射入电场，在电场作用下以速度v0垂直QC到达该边中点N，经区域Ⅰ再从P点垂直AQ射入区域Ⅲ（粒子重力忽略不计）‎ ‎（1）求该粒子的比荷；‎ ‎（2）求该粒子从O点运动到N点的时间t1和匀强电场的电场强度E；‎ ‎（3）若区域Ⅱ和区域Ⅲ内磁场的磁感应强度大小为3B0，则粒子经过一系列运动后会返回至O点，求粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t．‎ ‎10.如图，坐标系xOy在竖直平面内，第一象限内分布匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外；第二象限内分布着沿x轴正方向的水平匀强电场，场强大小，质量为m、电荷量为+q的带电粒子从A点由静止释放，A点坐标为（﹣L，），在静电力的作用下以一定速度进入磁场，最后落在x轴上的P点．不计粒子的重力．求：‎ ‎（1）带电粒子进入磁场时速度v的大小．‎ ‎（2）P点与O点之间的距离．‎ ‎11.如图甲所示，水平轨道光滑，小球质量为m，带电荷量为+q，可看做质点，空问存在不断变化的电场和磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，磁感应强度的大小B=，方向垂直纸面向里．电场强度在第1s、3s、5s、…内方向水平向右，大小为E=，在第2s、4s、6s、…内方向竖直向上，大小也为E=．小球从零时刻开始在A点由静止释放，求：‎ ‎（l）t=l.5s时，小球与A点的直线距离大小；‎ ‎（2）在A点前方轨道正上方高度为h=位置有圆环水平放置，若带电小球恰好可以从圆环中心竖直穿过，求圆环中心与A点的水平距离大小．‎ ‎试卷答案 ‎1.解：因只在电场力作用下减速运动到B点，则电场力做负功，电势能增加，动能减小，总能量守恒，则C正确 故选：C ‎2.解：用塑料梳子梳头发时，塑料梳子与头发相互摩擦，发生了电子的转移，从而使梳子和头发分别带上异种电荷，而互相吸引；‎ 故选：C ‎3.解：根据电场线疏密表示电场强度大小，Ea＜Eb；根据沿电场线电势降低，φa＞φb，故ABD错误，C正确．‎ 故选C ‎4.： 解：A、由于有电场做功，故小球的机械能不守恒，小球的机械能与弹簧的弹性势能之和是改变的，故A错误．‎ B、由题意，小球受到的电场力等于重力．在小球运动的过程中，电场力做功等于重力做功，小球从M运动到N过程中，出现的是重力势能减小转化为电势能和动能，故B错误；‎ C、释放后小球从M运动到N过程中，弹性势能并没变，一直是0，故C错误．‎ D、由动能定律可得重力和电场力做功，小球动能增加，小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和，故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎5.解：由题意得，a、c间的电势差为：Uac=φa﹣φc=4V﹣（﹣4V）=8V；‎ a、c两点沿电场强度方向的距离为：d=2Rsinθ=2×0.2×m=m；‎ 故该匀强电场的场强：E==V/m=40V/m；‎ 根据匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed，相等距离，电势差相等，因为φa=4V，φc=﹣4V，可知，O点电势为0，而dO=Oa，则a、O间的电势差等于O、a间的电势差，可知，d点的电势为﹣4V，故ABC错误，D正确；‎ 故选：D．‎ ‎6.解：A、将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据E=得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动．故A错误．‎ B、板间场强E减小，而P点与上极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与上极板间电势差将减小，而P点的电势低于上极板的电势，则知P点的电势将升高．故B正确．‎ C、由带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，P点的电势升高，则油滴的电势能将减小．故C错误．‎ D、根据电容的定义式C=，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小，则Q也减小．故D错误．‎ 故选：B．‎ ‎7.（1）ABC。（2）。（3）1.6×10‎‎-19 C ‎8.：（1）电容器不带电时，微粒做平抛运动，设初速度为v0，则有：，，联立两式得：，代入数据得：v0=‎2.5m/s。（4分）‎ ‎（2）若使微粒能从电容器右侧射出，则要求A板的电势大于0，且B板接地电势等于0，则有，A板电势最小时，微粒刚好从A板右侧边缘射出，则有：，，且：，联立以上各式 V。（3分）‎ A板电势最大时，微粒刚好从B板右侧边缘射出，则有：，且有a2=a1，代入数据解得： V，综上可得：6V≤≤10V。（3分）‎ ‎9.解：（1）由题意可知，粒子在区域Ⅰ内做匀速圆周运动，轨道半径为：r1=L；‎ 由牛顿第二定律和洛伦兹力表达式得到：‎ qvB=m 解得：‎ ‎；‎ ‎（2）粒子从O点到N点过程中，竖直向上做速度为v0的匀速直线运动，则：‎ t1=‎ 水平向右做末速度为零的匀减速直线运动，则：‎ L=‎ 由牛顿第二定律得：‎ QE=ma 解得：‎ E=2B0v0；‎ ‎（3）带电粒子在区域Ⅱ和区域Ⅲ内做匀速圆周运动，同理由牛顿第二定律和洛伦兹力表达式可得：‎ r2=‎ 粒子从N点出发再回到N点的运动轨迹如图所示：‎ 在区域Ⅰ中匀速圆周运动周期：T1=；‎ 在区域Ⅰ中运动的时间：t2=×2=；‎ 在区域Ⅱ和区域Ⅲ中匀速圆周运动周期：T2=；‎ 在区域Ⅱ和区域Ⅲ中运动时间：t2=；‎ 所以t=t2+t3=；‎ 答：（1）该粒子的比荷为；‎ ‎（2）该粒子从O点运动到N点的时间为，匀强电场的电场强度E为2B0v0；‎ ‎（3）粒子从N点出发再回到N点的运动过程所需的时间t为．‎ ‎10.解：（1）设粒子进入磁场的速度为v，由动能定理得qEL=mv2‎ 又E=‎ 解得：v=‎ ‎（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径为R．‎ 由qvB=m 解得：R=，‎ 设圆心为C点，则CP=R=，‎ OC=L﹣R=L 在直角三角形COP中，有勾股定理的OP=L．‎ 答：（1）带电粒子进入磁场时速度v的大小为．‎ ‎（2）P点与O点之间的距离为L．‎ ‎11.解：（1）在第1s内，小球向右做初速度为零的匀加速直线运动，‎ ‎1s末的速度：v1=at=t=×1=g，‎ ‎1s内的位移：x1=at2=t2=×12=g，‎ 在第内s内，小球受到的重力mg与电场力F=qE=mg，大小相等、方向相反，合力为零，‎ 小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：‎ qv1B=m，解得：r1= m，小球做圆周运动的周期：T==1s，‎ t=1.5s时，小球做圆周运动到达最高点，距水平面的高度为2r1，‎ 小球与A点间的距离：s=，解得：s= m；‎ ‎（2）第3s内小球向右做匀加速直线运动，加速度：a==g，‎ 第3s末，速度：v2=v1+at=‎2g，x2=v1t+at2=g，‎ 在第4s内，重力与电场力平衡，小球做匀速圆周运动，‎ 周期：T==1s，轨道半径：r2==2×=，‎ 由此可知，在奇数秒内小球向右做匀加速直线运动，在偶数秒内小球在竖直平面内做匀速圆周运动，‎ 在圆轨道最低点，小球的速度：v1=g，v2=‎2g，v3=‎3g …‎ 圆的轨道半径为：r1=，r2=2×，r3=3×  …‎ 在奇数秒内的位移：x1=，x2=，x3=   …‎ 带电小球恰好可以从圆环中心竖直穿过，则圆轨道半径：r=h==4×=r4，‎ 如果小球竖直向上穿过圆环，圆环与A点的水平距离：x=x1+x2+x3+x4+r4=（‎8g+）‎ 如果小球竖直向下穿过圆环，圆环与A点的水平距离：x=x1+x2+x3+x4﹣r4=（‎8g﹣）‎ 答：（l）t=l.5s时，小球与A点的直线距离大小为 m；‎ ‎（2）圆环中心与A点的水平距离大小为（‎8g+）m或（‎8g﹣）．‎