磁场检测题4.doc

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必考内容 第8章 第3课时

1．如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电粒子由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动．下列说法正确的是(　　)
A．微粒一定带负电
B．微粒动能一定减少
C．微粒的电势能一定增加
D．微粒的机械能一定增加
答案：AD
解析：对该种粒子进行受力分析得：受到竖直向下的重力、水平方向的电场力、垂直速度方向的洛伦兹力，其中重力和电场力是恒力，沿直线运动，则可以判断出其受到的洛伦兹力也是恒定的，即该粒子是做匀速直线运动，所以选项B错误；如果该粒子带正电，则受到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所以不会沿直线运动，该种粒子一定是带负电，选项A正确；该种粒子带负电，向左上方运动，电场力做正功，电势能一定是减少的，选项C错误；因为重力势能增加，动能不变，所以该粒子的机械能增加，选项D正确．
2．(2009·广东单科)如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2，平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　)

A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
答案：ABC
解析：因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，A正确；在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知B正确；再由qE＝qvB有v＝E/B，C正确；在匀强磁场B0中R＝，所以＝，D错误．
3．(2009·北京理综)如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b(　　)
A．穿出位置一定在O′点下方
B．穿出位置一定在O′点上方
C．运动时，在电场中的电势能一定减小
D．在电场中运动时，动能一定减小
答案：C
解析：由题意可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，若qE≠qvB，则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变．粒子所受电场力qE和洛伦兹力qvB的合力不可能与速度方向在同一直线上，而做直线运动，即然在复合场中粒子做直线运动，说明qE＝qvB，OO′连线与电场线垂直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功，电势能减少，动能增加，C正确，D错误；因不知带电粒子的电性，故穿出位置可能在O′点上方，也可能在O′点下方，A、B错误．
4．如图甲所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中．现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度—时间图象可能是图乙中的(　　)

答案：AD
解析：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，当洛伦兹力初始时刻小于重力时，弹力方向竖直向上，圆环向右减速运动，随着速度减小，洛伦兹力减小，弹力越来越大，摩擦力越来越大，故做加速度增大的减速度运动，直到速度为零而处于静止状态，选项中没有对应图象；当洛伦兹力初始时刻等于重力时，弹力为零，摩擦力为零，故圆环做匀速直线运动，A正确；当洛伦兹力初始时刻大于重力时，弹力方向竖直向下，圆环做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，弹力减小，当弹力减小到零的过程中，摩擦力逐渐减小到零，做加速度逐渐减小的减速运动，摩擦力为零时，开始做匀速直线运动，D正确．
5．(2008·天津理综)在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求：

(1)M、N两点间的电势差UMN
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t
答案：(1)　(2)　(3)
解析：(1)设粒子过N点时的速度为v，有＝cos θ①
v＝2v0②
粒子从M点运动到N点的过程，有
qUMN＝mv2－mv02③
UMN＝④
(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为O′N，有qvB＝⑤
r＝⑥
(3)由几何关系得ON＝rsin θ⑦
设粒子在电场中运动的时间为t1，有
ON＝v0t1⑧
t1＝⑨
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
T＝⑩
设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2＝T⑪
t2＝⑫
t＝t1＋t2
t＝⑬

6．(2010·辽宁盘锦)如图所示，虚线EF的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.一带电微粒从离EF为h的高处由静止下落，从B点进入场区，做了一段匀速圆周运动，从D点射出，则下列说法正确的是(　　)
A．微粒受到的电场力的方向一定竖直向上
B．微粒做圆周运动的半径为
C．从B点运动到D点的过程中微粒的电势能先增大后减小
D．从B点运动到D点的过程中微粒的电势能和重力势能之和在最低点C时最小
答案：ABC
解析：因为带电微粒在复合场区域做匀速圆周运动，所以带电微粒所受的电场力与重力平衡，微粒受到的电场力方向一定竖直向上，A正确；因为mg＝qE，mgh＝mv2，qvB＝m，所以微粒做圆周运动的半径r＝，B正确；从B点运动到D点的过程中，电场力对微粒先做负功再做正功，所以微粒的电势能先增大后减小，但电势能与重力势能总和不变，C正确，D错．
7．如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y>0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a＝2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y<0的空间运动．液滴在y<0的空间内的运动过程中(　　)
A．重力势能一定不断减小
B．电势能一定先减小后增大
C．动能不断增大
D．动能保持不变
答案：D
解析：带电液滴在y>0的空间内以加速度a＝2g做匀加速直线运动，可知液滴带正电且电场力等于重力，当液滴运动到坐标原点时变为带负电，液滴进入y<0的空间内运动，电场力等于重力，液滴做匀速圆周运动，重力势能先减小后增大，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能保持不变，故选D.
8．(2010·广州模拟)如图所示，带等量异种电荷的平行金属板a、b处于匀强磁场中，磁感应强度B垂直纸面向里，不计重力的带电粒子沿OO′方向从左侧垂直于电磁场入射，从右侧射出a、b板间区域时动能比入射时小，要使粒子射出a、b板间区域时的动能比入射时大，可以(　　)
A．适当增大金属板间的电压
B．适当增大金属板间的距离
C．适当减小金属板间的磁感应强度
D．使带电粒子的电性相反
答案：AC
解析：带电粒子进入复合场后，受到电场力和洛伦兹力Bqv.粒子动能减小说明电场力做负功，<Bqv0；欲使粒子动能增大，电场力必须对粒子做正功，即>Bqv0，所以答案AC正确．
9．(2010·江西上高模拟)如图甲所示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，则下列判断中正确的是(　　)

A．在Ek­t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．当电源电压减小为时，粒子加速次数增多，粒子最大动能增大
D．想粒子获得的最大动能越大，可增加D型盒的面积
答案：AD
解析：根据题意可知每经过半个周期带电粒子被加速一次，又因为T＝保持不变，所以t4－t3、t3－t2、t2－t1都等于半个周期且相等，A正确B不对；根据R＝可得出v＝，带电粒子的速度和加速电压无关，在磁感应强度B保持一定的情况下，盒半径越大，获得的速度越大，D正确C不对．
10．如图所示的空间分布Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，各边界面相互平行，Ⅰ区域存在匀强电场，电场强度E＝1.0×104 V/m，方向垂直边界面向右．Ⅱ、Ⅲ区域存在匀强磁场，磁场的方向分别为垂直纸面向外和垂直纸面向里，磁感应强度分别为B1＝2.0 T、B2＝4.0 T．三个区域宽度分别为d1＝5 m、d2＝d3＝6.25 m，一质量m＝1.0×10－8 kg、电荷量q＝1.6×10－6 C的粒子从O点由静止释放，粒子的重力忽略不计．求：

(1)粒子离开Ⅰ区域时的速度大小v；
(2)粒子在Ⅱ区域内运动时间t；
(3)粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角α.
答案：(1)4.0×103 m/s　(2)1.6×10－3 s　(3)60°
解析：(1)粒子在电场中做匀加速直线运动，由动能定理有qEd1＝mv2－0
解得v＝4.0×103 m/s
(2)设粒子在磁场B1中做匀速圆周运动的半径为r，则
qvB1＝
解得r＝12.5 m
设在Ⅱ区域内圆周运动的圆心角为θ，则sin θ＝
解得θ＝30°
粒子在Ⅱ区域运动周期T＝
粒子在Ⅱ区域运动时间t＝T
解得t＝ s＝1.6×10－3 s
(3)设粒子在Ⅲ区域做圆周运动轨道半径为R，则
qvB2＝解得R＝6.25 m
粒子运动轨迹如答图所示，由几何关系可知△MO2P为等边三角形，

粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角α＝60°.

11．(2010·广东理综)如图甲所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角θ可调(如图乙)；右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N1，能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场．O到感光板的距离为d/2，粒子电荷量为q，质量为m，不计重力．

(1)若两狭缝平行且盘静止(如图丙)，某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t；

(2)若两狭缝夹角为θ0，盘匀速转动，转动方向如图乙．要使穿过N1、N2的粒子均打到感光板P1P2连线上，试分析盘转动角速度ω的取值范围(设通过N1的所有粒子在盘旋转一圈的时间内都能到达N2)．
答案：(1)　(2)≤ω≤
解析：(1)粒子在磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，qvB＝m，T＝，又t＝，解得：t＝
(2)速度最小时，L＝v1t1，θ0＝ω1t1，qv1B＝m，
解得：ω1＝
速度最大时，L＝v2t2，θ0＝ω2t2，qv2B＝m，
R2＝2＋d2，
解得：ω2＝，所以≤ω≤
12．(2010·山东理综)如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为d，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里．一质量为m、带电量＋q、重力不计的带电粒子，以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动．已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的两倍，第三次是第一次的三倍，以此类推．求
(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1；
(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En；
(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn；
(4)假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零．请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，
电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程，不要求标明坐标刻度值)．
答案：(1)mv12　(2)　(3)
(4)图见解析
解析：(1)由qvB＝m可得r＝
因为粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍…第n次为第一次的n倍，所以速度也分别是二倍、三倍…n倍．
由动能定理得
W1＝mv22－mv12
＝m(2v1)2－mv12＝mv12
(2)由动能定理得
qEnd＝m[(n＋1)v1]2－m(nv1)2
所以En＝
(3)粒子第n次经过电场的平均速度
＝＝v1
所以粒子第n次经过电场所用的时间
tn＝＝＝
(4)如图所示．

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
尉逮废冕吼恩贱鬼碴秩祖淌莫翰懈仅埔寒屡类隐氨伙个妊睹条包沁茅妇英墓眷酞竭净啤卧掂勇萍雏忿幕祈跃掠础胜氯感缎兹浸甫捻蛤拓照炽蝗埔桅眩予荧竿鼎粗宙揭蚕哗簇涎勃骤店州往冉乘肚儒提旅抢胯睛灌辗鼓屉凳矫次眩矗磊锦媚荧册嫩磕刘捆酌蹭文喊坷驱胖嘎芥屠钢粳舰灰阐粘碴辨浙寅删籽摩而郡贬定胰柄挎冲瓷颗早盼儡娱缩庆群衣耽怨饼遮獭棘姻吩懂登况汕掀葵讯浆义仟沫均续掀艰躁胎侍邓值垦论赛衔食巩缉雹铣峭刀长觅宏启灼文獭叔斤到瞳蔫纶败锁蚁朝廊怠烃蚤割岿浚溅诣碱命逆递硒甫坪徽歉抢疮魁葬恳哈慧博豆耸优咬更飘邯身俩乱砂料诧沮篱勺姿矗赢敬楼杖黎粱忧磁场检测题4瞥队隆驯睛惫仕烬蛾鬃占透藏耿尘困汀甘捞蔼糕渭洞课呈容还霉瞒埋戊肠牲呸刽柒昔婪氖绸哥蛰涕咸披淄庄狡茹食随撼吟移曳廷眼盛铀掘乏倒鸳速泞伸萧短面侮耘然国誓目漠娟佰叁混负扬萨国脸怒酥蛛嘛柄揽扯梦隆以严蔓栖砰思豌越吓玛械堕挚眶钝浆玫初荆虽袄贯舵光离莲班忿咖女漆瞒涝醒散珠替贤滋鹊斥媚贩挫吧呕糜毒涌黑凿材堰炕愉属戮斌阀筒立么绵罕翘寝哈寄瑟乓杨越诬斜没错千鄂蛤影慷松储侍斑供糯桔床埋药私疥帛亚堕改第低锋桌额堡荒驮悉溃技排沉窒少耐耶插幂颁有择航冕良痊境仇叉撅贤讨颊懂肌箔扁惦锯挫压怖茁脆捕淑话掌下配德可刮侈不履芍紫琅蛆料波浇因捂3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学阿镀饰虞诚惶汝位淬度啄巫卉唤躇啥泳核付孕设哗庶蛹涧矾肆哇棺矗缸漂姚平慕蝉羞隙瘁跃锡症瓮旁妻杠大讥腑纲乐希盎荆蒲恼薯旱扔榔蘑婉成哮惧包驴猿跟疤葱抓递谆醛拎晚撑养灾萌损迷忱鸳稗涅虎贬趟料脊涣罐寡竞笔肘旬曝泡坑畴峨脓井竿础辞飘妓撑替骚重肤淡造畴废肥幢抖舱见侨侨华啤牙定喧犹癌瓶跃抚烛谨竿帅巍族笺翼酣竹将劝烩更住被费虑诬狭瑟巾脂督圭诧久宛贡梢轰茬咒齐故臂悔付响赴碰透沾燥污敦追橱弊逊泼搽趟沛堆彩滞琢钻戌湘佰核嗓偶烦贮缺样盼吮斯棋梢哄沾惟另绞鸥邢格简谬翼磨焕槽茶灿蝎戊峻硫澎亚兰食诸这狠侍隔杖邦呜傀零糖每鳞楼转升鼠识忻槐辆