高考物理知识点《粒子在复合场中运动》在线测试(2017年最新版)(四)
2017-07-31 07:39:38
来源:91考试网
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1、选择题 如图所示虚线所围的区域内,存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,已知从左侧水平射入的电子,穿过这一区域时未发生偏转,设重力忽略不计,则在这个区域中的E和B的方向可能是( ) A.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同 B.E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反 C.E竖直向上,B垂直于纸面向外 D.E竖直向上,B垂直于纸面向里
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参考答案:重力忽略不计的电子,穿过这一区域时未发生偏转, A、若E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相同,则有电子所受电场力方向与运动方向相反,而由于电子运动方向与B方向相互平行,所以不受磁场力,因此穿过此区域不会发生偏转.故A正确; B、若E和B都沿水平方向,并与电子运动方向相反,则有电子所受电场力方向与运动方向相同,而由于电子运动方向与B方向在一条直线上,所以不受磁场力,因此穿过此区域不会发生偏转.故B正确; C、若E竖直向上,B垂直于纸面向外,则有电场力竖直向下,而磁场力由左手定则可得方向竖直向上,所以当两力大小相等时,电子穿过此区域不会发生偏转.故C正确; D、若E竖直向上,B垂直于纸面向里,则有电场力方向竖直向下,而磁场力方向由左手定则可得竖直向下,所以两力不能使电子做直线运动,故D错误; 故选ABC.
本题解析:
本题难度:简单
2、计算题 (18分)如图,带电量为+q、质量为m的粒子(不计重力)由静止开始经A、B间电场加速后,沿中心线匀速射入带电金属板C、D间,后粒子由小孔M沿径向射入一半径为R的绝缘筒,已知C、D间电压为U0,板间距离为d,C、D间与绝缘筒内均有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度分别为B0、B. (1)(6分)求粒子在C、D间穿过时的速度v0; (2)(6分)求A、B间的加速电压U; (3)(6分)粒子与绝缘筒壁碰撞,速率、电荷量都不变,为使粒子在筒内能与筒壁碰撞4次(不含从M孔出来的一次)后又从M孔飞出,求筒内磁感应强度B (用三角函数表示).
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参考答案:(1) (2) (3)
本题解析: (1)∵粒子在C、D间做匀速运动,则: Eq=B0qv0……...2分?而 ……...2分?有:粒子在C、D间的速度 ……...2分 (2)粒子在A、B间加速过程有:
?……...2分?在C、D间匀速运动有:? qE=qv0B0 ……...2分 且E=U0/d ……...1分?解得: ?……...1分 (3)带电离子在圆形磁场中运动的可能轨迹如图:
 由(1)得: 离子在圆形磁场中有: .1分? 所以 ?……...1分 如图所示: 由几何知识易知:? 5 =2n ,n=1或2 ……...2分 第一种情况: ,则 ,所以 ……...1分 第二种情况: ?= , 则 , 所以 ……...1分
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,MN是纸面内的一条直线,其所在空间充满与纸面平行的匀强电场或与纸面垂直的匀强磁场(场区都足够大),现有一个重力不计的带电粒子从MN上的O点以水平初速度v0射入场区,下列判断正确的是

[? ] A.如果粒子回到MN上时速度增大,则该空间存在的场一定是电场 B.如果粒子回到MN上时速度大小不变,则该空间存在的场可能是电场 C.若只改变粒子的初速度大小,发现粒子再回到MN上时与其所成的锐角夹角不变,则该空间存在的场一定是磁场 D.若只改变粒子的初速度大小,发现粒子再回到MN上所用的时间不变,则该空间存在的场一定是磁场
参考答案:ABD
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 如图为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的比荷时所用实验装置的示意图。K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴极发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿OO"方向垂直进入方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域。磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转。已知圆形磁场的半径为r,圆心为C。
 某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量: 第一步:调节两种场的强弱。当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动。 第二步:撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(CP与OO′之间的夹角)。求: (1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度; (2)电子的比荷 ; (3)有位同学提出了该装置的改造方案,把球形荧屏改成平面荧屏,并画出了如下图的示意图。已知电场平行金属板长度为L1,金属板右则到荧屏垂直距离为L2。实验方案的第一步不变,可求出电子在复合场中沿直线向右飞行的速度。第二步撤去磁场,保持电场和电子的速度不变,使电子只在电场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过屏上刻度可直接读出电子偏离屏中心点的距离 。同样可求出电子的比荷 。请你判断这一方案是否可行?并说明相应的理由。

参考答案:解:(1)电子在复合场中二力平衡,即:eE=evB ① 得: ② (2)如图所示:其中R为电子在磁场中做圆(弧)运动的圆轨道半径
 所以: ③, ④ 又因: ⑤ 联立解以上②③④⑤式得: ⑥ (3)此方案可行,原因如下。 如图设电子在电场中偏转的侧向位移为y",有

?⑦ 电子通过水平电场的时间为: 电子在电场中偏转的加速度为: ⑧ 则侧向位移为 ⑨ 联立⑦⑧⑨式得:
本题解析:
本题难度:困难
5、计算题 如图所示,在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直于纸面向里,圆筒正下方有小孔C与平行金属板M、N相通。两板间距离为d,两板与电动势为E的电源连接。一电荷量为-q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C点正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C点进入磁场,并以最短的时间从C 点射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回,求: (1)筒内磁场的磁感应强度大小; (2)带电粒子从A点出发至第一次回到A点所经历的时间。

参考答案:解:(1)如图所示,带电粒子从C孔进入,与筒壁碰撞两次再从C孔射出经历的时间最短,设粒子在磁场中做匀速圆周运动的速率为v,有: 得:v=
 由几何关系可知,粒子在磁场中的运动半径为:r=Rcot30° 粒子在磁场中运动时有:qvB= 解得:B= (2)粒子从A到C运动时的加速度为: 由d= 得,粒子从A到C的时间为:t1= 粒子在磁场中运动的时间为: 解得:t2= 因此带电粒子从A点出发至第一次回到A点的时间为:t=2t1+t2=(2
本题解析:
本题难度:困难
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