高考物理一轮总复习 限时规范专题练7 电磁场问题综合应用-人教版高三全册物理试题.doc

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1、限时规范专题练(七)电磁场问题综合应用时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。其中15为单选，68为多选)12016秦皇岛联考在赤道上某处有一支避雷针。当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电，不考虑地磁偏角，则地磁场对避雷针的作用力的方向为()A正东B正北C正南D正西答案D解析由题意可知，避雷针放电时，其中的电流方向沿避雷针向上，而赤道上方磁场方向沿正北方向，根据左手定则可以判断避雷针所受安培力的方向指向正西方向，故只有选项D正确。22016河北邢台质检如图所示，边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD，带电粒子从A点沿AB方向射入磁场，恰好从C点飞出

2、磁场；若带电粒子以相同的速度从AD的中点P垂直AD射入磁场，从DC边的M点飞出磁场(M点未画出)。设粒子从A点运动到C点所用时间为t1，由P点运动到M点所用时间为t2(带电粒子重力不计)，则t1t2为()A21B23C32D.答案C解析如图所示为粒子两次运动轨迹图，由几何关系知，粒子由A点进入C点飞出时轨迹所对圆心角190，粒子由P点进入M点飞出时轨迹所对圆心角260，则，故选项C正确。3如图甲是回旋加速器的原理示意图，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(磁感应强度大小恒定)，并分别与高频电源相连，加速时某带电粒子的动能Ek随时间t变化规律如图乙所示，若忽略带

3、电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是()A高频电源的变化周期应该等于tntn1B在Ekt图象中t4t3t3t2t2t1C粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大D不同粒子获得的最大动能都相同答案B解析回旋加速器所加高频电源的频率与带电粒子在磁场中运动频率相同，在一个周期内，带电粒子两次通过匀强电场而加速，故高频电源的变化周期为tntn2，A项错误；带电粒子在匀强磁场中运动周期与粒子速度无关，故B项正确；粒子加速后圆周运动半径达到加速器半径时，速度达到最大，即：qvmBmEkmax，与加速次数无关，C项错误；不同粒子的比荷不同，最大动能也不一定相同，D项错误。42016福建漳州二模如

4、图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场。现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性)，垂直磁场喷入，每个离子的速度为v，负载电阻阻值为R，当发电机稳定发电时，负载中电流为I，则下列说法不正确的是()Aa板电势比b板电势高B磁流体发电机的电动势EBdvC负载电阻两端的电压大小为BdvD两板间等离子体的电阻率答案C解析参看磁流体发电机的装置图，利用左手定则可知，正、负微粒通过发电机内部时，带正电微粒向上偏，带负电微粒向下偏，则知a板电势比b板电势高，所以A正确；当发电机稳定发电时，对微粒有

5、F洛F电，即Bqvq，得电动势EBdv，所以B正确；由闭合电路欧姆定律有URUrE，又EBdv，则负载电阻两端的电压URBdv，所以C错误；由闭合电路欧姆定律有I，由电阻定律有r，得，所以D正确。52016天水期末一束几种不同的正离子，垂直射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里，离子束保持原运动方向未发生偏转。接着进入另一匀强磁场，发现这些离子分成几束，如图所示。对这些离子，可得出结论 ()A它们的动能一定各不相同B它们的电量一定各不相同C它们的质量一定各不相同D它们的比荷一定各不相同答案D解析经过速度选择器后的粒子速度相同，粒子所受电场力和洛伦兹力平衡，满足qvBqE，即不发生偏转的粒子具有相同

6、的速度v；进入磁场区轨道半径不等，根据公式R，只能说明比荷不同，故A、B、C错误，D正确。62016福建福州质检在半径为R的圆形区域内，存在垂直圆面的匀强磁场。圆边上的P处有一粒子源，沿垂直于磁场的各个方向，向磁场区发射速率均为v0的同种粒子，如图所示。现测得：当磁感应强度为B1时，粒子均从由P点开始弧长为R的圆周范围内射出磁场；当磁感应强度为B2时，粒子则从由P点开始弧长为R的圆周范围内射出磁场。不计粒子的重力，则()A前后两次粒子运动的轨迹半径之比为r1r2B前后两次粒子运动的轨迹半径之比为r1r223C前后两次磁感应强度的大小之比为B1B2D前后两次磁感应强度的大小之比为B1B2答案AD

7、解析假设粒子带正电，如图1，磁感应强度为B1时，弧长L1R对应的弦长为粒子圆周运动的直径，则r12RsinRsinRsin。如图2，磁感应强度为B2时，弧长L2R对应的弦长为粒子圆周运动的直径，则r22RsinRsinRsin，因此r1r2sinsin，故A正确，B错误。由洛伦兹力提供向心力，可得：qv0Bm，则B，可以得出B1B2r2r1，故C错误，D正确。72016浙江三校模拟如图所示，空间中存在正交的匀强电场E和匀强磁场B(匀强电场水平向右)，在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球(不考虑两带电球的相互作用，两球电荷量始终不变)，关于小球的运动，下列说法正确的是()A沿ab、a

8、c方向抛出的带电小球都可能做直线运动B只有沿ab抛出的带电小球才可能做直线运动C若有小球能做直线运动，则它一定是匀速运动D两小球在运动过程中机械能均守恒答案AC解析沿ab方向抛出的带正电小球，或沿ac方向抛出的带负电的小球，在重力、电场力、洛伦兹力作用下，都可能做匀速直线运动，A正确，B错误。在重力、电场力、洛伦兹力三力都存在时的直线运动一定是匀速直线运动，C正确。两小球在运动过程中除重力做功外还有电场力做功，故机械能不守恒，D错误。82017成都七中二诊以竖直向上为y轴正方向的平面直角坐标系xOy，如图所示。在第一、四象限内存在沿x轴负方向的匀强电场E1，在第二、三象限内存在着沿y轴正方向的

9、匀强电场E2和垂直于xOy平面向外的匀强磁场，现有一质量为m、电荷量为q的带正电小球从坐标原点O以初速度v0沿与x轴正方向成45角的方向射出。已知两电场的电场强度E1E2，磁场的磁感应强度为B，则()A小球离开O点后第一次经过y轴所用的时间为B小球第二次经过y轴的坐标y1C小球离开O点后第三次经过y轴的坐标y2D若小球以速度大小为v且方向与x轴正方向成135角向第二象限射出，则小球能再次回到O点答案AD解析设小球在第一象限中的加速度为a，由牛顿第二定律得：ma，得到ag，方向与v0的方向相反，在第一象限中小球先匀减速运动再反向匀加速运动，所以t1，故A正确。小球第一次经过y轴后，因为qEmg，

10、电场力与重力平衡，故在第二、三象限内做匀速圆周运动。设轨迹半径为R，有qv0B，得R，小球第二次经过y轴的坐标y1R，故B错误。设小球t2时间后第三次经过y轴，在第一、四象限内做类平抛运动，有v0t2gt，可得t2。小球第二次经过y轴与第三次经过y轴的距离yv0t2。如图甲所示，小球第三次经过y轴的坐标y2y1y，故C错误。若小球沿与x轴正方向成135角向第二象限射出时，小球的运动轨迹如图乙所示，有y2R，即2，得v，故D正确。二、非选择题(本题共4小题，共52分)92016滨州模拟(10分)如图，与水平面成37倾斜轨道AB，其延长线在C点与半圆轨道CD(轨道半径R1 m)相切，全部轨道为绝缘

11、材料制成且位于竖直面内。整个空间存在水平向左的匀强电场，MN的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为0.4 kg的带电小球沿斜面下滑，至B点时速度为vB m/s，接着沿直线BC(此处无轨道)运动到达C处进入半圆轨道，进入时无动能损失，且刚好到达D点。(不计空气阻力，g取10 m/s2，cos370.8)求：(1)小球带何种电荷。(2)小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功。(3)设小球从D点飞出时磁场消失，求小球离开D点后的运动轨迹与直线AC的交点到C点的距离。答案(1)正电荷(2)27.6 J(3)2.26 m解析(1)小球从B运动到C做直线运动，受力如图，电场力方向与电场强度方向相同，则

12、小球带正电荷。(2)依题意可知小球在B、C间做匀速直线运动。在C点的速度为：vCvB m/s。在BC段，设重力和电场力合力为F。FqvCB，又F5 N，解得：qB。在D处由牛顿第二定律可得：BvDqFm。将qB代入上式并化简得：8v7vD1000，解得：vD4 m/s，vD m/s(舍去)。设小球在CD段克服摩擦力做功Wf，由动能定理可得：Wf2FRm(vv)，解得：Wf27.6 J。(3)小球离开D点后做类平抛运动，其加速度为：a，由2Rat2得：t。交点与C点的距离：svDt2.26 m。102016南昌十校二模(12分)“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：

13、如图甲所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB的半径为L，电势为1，内圆弧面CD的半径为L/2，电势为2。足够长的收集板MN平行边界ACDB，O到MN板的距离OP为L。假设太空中漂浮着质量为m，电荷量为q的带正电的粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其他星球对粒子引力的影响。(1)求粒子到达O点时速度的大小；(2)如图乙所示，在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为O，半径为L，磁场方向垂直纸面向内，则发现从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上(不考虑过边界ACDB的粒子再次返回)

14、，求所加磁感应强度的大小；(3)同上问，从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后均不能到达收集板MN，求磁感应强度所满足的条件。试写出定量反映收集板MN上的收集效率与磁感应强度B的关系的相关式子？答案(1)v(2)B(3)见解析解析(1)带电粒子在电场中加速时，电场力做功，由动能定理得：qUmv20，U12，所以v。(2)从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上，则刚好不能打到MN上的粒子从磁场中出来后速度的方向与MN平行，则入射的方向与AB之间的夹角是60，在磁场中运动的轨迹如图甲，轨迹所对应圆心角60。根据几何关系，粒子圆周运动的半径：rL，由洛伦兹力提供向心力得：qvBm，解得：B

15、。(3)沿着OD方向的粒子刚好打在MN上，如图乙，由几何关系可知，r1，又B1vq，得B1，则磁感应强度应满足B。磁感应强度增大，则粒子在磁场中运动的轨道半径减小，由几何关系知，收集效率变小。设粒子在磁场中运动圆弧对应的圆心角为，如图乙sin。收集板MN上的收集效率，解得。11(15分)如图，边长L0.2 m的正方形abcd区域(含边界)内，存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场，磁感应强度B5.0102 T。带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(不考虑金属板在其他区域形成的电场)，MN放在ad边上，两板左端M、P恰在ab边上，两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。EF中间有一小孔O

16、，金属板长度、板间距、挡板长度均为l0.1 m。在M和P的中间位置有一离子源S，能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子，离子的电荷量均为q3.21019 C，质量均为m6.41026 kg。不计离子的重力，忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。(1)当电场强度E1.0104 N/C时，求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。(2)电场强度取值在一定范围时，可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从bc边射出，求满足条件的电场强度的范围。答案(1)2.0105 m/s(2)9.375102 N/CE1.25103 N/C解析(1)穿过孔O的离子在金属板间需满足qv0BEq

17、，代入数据得v02.0105 m/s。(2)穿过孔O的离子在金属板间仍需满足qvBEq。离子穿过孔O后在磁场中做匀速圆周运动，有：qvBm，由以上两式得：E。从bc边射出的离子，其临界轨迹如图，对应轨迹半径最大，对应的电场强度最大，由几何关系可得：r1l0.1 m。由此可得：E11.25103 N/C。从bc边射出的离子，轨迹半径最小时，其临界轨迹如图，对应的电场强度最小，由几何关系可得：2r2L，所以r20.075 m。由此可得E29.375102 N/C。所以满足条件的电场强度的范围为：9375102 N/CE V时进入电场中的粒子将打到极板上，即在电压等于 V时刻进入的粒子具有最大速度。

18、所以由动能定理得：qmvmv，得vt105 m/s。(2)计算可得，粒子射入磁场时的速度与水平方向的夹角为30。从下极板边缘射出的粒子轨迹如图中a所示，磁场中轨迹所对的圆心角为240，时间最长；从上极板边缘射出的粒子轨迹如图中b所示，磁场中轨迹所对应的圆心角为120，时间最短。因为两粒子的周期T相同，所以粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比为21。(3)如图，从O点射入磁场的粒子速度为v0，它在磁场中的出射点与入射点间距为d12R1。由于R1，可得d1。从距O点下方0.05 m处射入磁场的粒子速度与水平方向夹角，则它的速度为v2，它在磁场中的出射点与入射点间距为d22R2cos，R2，所以d2。两个粒子向上偏移的距离相等。所以，两粒子射出磁场的出射点间距仍为进入磁场时的间距，即0.05 m。