安徽省2013年高考物理二轮复习 专题升级训练十 电场与磁场综合专题升级训练卷

1 专题升级训练十专题升级训练十 电场与磁场综合电场与磁场综合 满分 100 分 时间 60 分钟 一 选择题 本题共 8 小题 每小题 7 分 共 56 分 在每小题给出的四个选项中 只 有一个选项正确 1 2012 山东德州模拟 如图所示 虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴 相交于 O点 两个等量异种点电荷分别固定在椭圆的两个焦点M N上 A E两点关于M点对称 下列说法错误的是 A A B两点电势 场强均相同 B C D两点电势 场强均相同 C A点的场强小于E点的场强 D 带正电的试探电荷在O点的电势能小于在E点的电势能 2 2012 天津模拟 如图所示 质量为m 带电荷量为q的油滴从空中自由下落t1时 间后 进入水平放置的带电极板间 再经过t2时间速度变为零 则极板间电场力对油滴产生 的加速度为 不计空气阻力 A B gt1 t1 t2 gt1 t2 t1 C D t2 t1 g t2 t2 t1 g t2 3 2012 合肥高三教学质量检测 在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定了一电荷 量为 Q的正点电荷 在水平面上的N点 由静止释放电荷量为 q的负检验电荷 其质量 为m 该检验电荷经过P点时速度为v 图中 60 规定电场中P点的电势为零 则在 Q形成的电场中 A N点电势高于P点电势 B P点电场强度大小是N点的 2 倍 C N点电势为 mv2 2q D 检验电荷在N点具有的电势能为 mv2 1 2 4 点电荷A和B 分别带正电和负电 电荷量分别为 4Q和Q 在AB连线上 如图电场 2 强度为零的地方在 A A和B之间 B A右侧 C B左侧 D A的右侧及B的左侧 5 如图所示 两个带等量正电荷的小球与水平放置的光滑绝缘杆相连 并固定在垂直 纸面向外的匀强磁场中 杆上套有一个带正电的小环 带电小球和小环都可视为点电荷 若 将小环由静止从图示位置开始释放 在小环运动的过程中 下列说法正确的是 A 小环的加速度的大小不断变化 B 小环的速度将一直增大 C 小环所受的洛伦兹力一直增大 D 小环所受的洛伦兹力方向始终不变 6 2012 兰州模拟 实验室经常使用的电流表是磁电式仪表 这种电流表的构造如图 甲所示 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的 当线圈通以如图乙所示的电流时 下 列说法不正确的是 A 线圈转到什么角度 它的平面都跟磁感线平行 B 线圈转动时 螺旋弹簧被扭动 阻碍线圈转动 C 当线圈转到图乙所示的位置时 b端受到的安培力方向向上 D 当线圈转到图乙所示的位置时 安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动 7 空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场 其方向随时间做周期性变化 磁感应强度B 随时间t变化的图象如图所示 规定B 0 时 磁场的方向穿出纸面 一电荷量 q 5 10 7 C 质量m 5 10 10 kg 的带电粒子 位于某点O处 在t 0 时以初速度 v0 m s 沿某方向开始运动 不计重力的作用 不计磁场的变化可能产生的一切其他影响 则在磁场变化N个 N为整数 周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于 A m s B m s 2 C 2 m s D 2 m s 2 8 2012 北京海淀模拟 在x轴上方有垂直于纸面向外的匀强磁场 同一种带电粒子 3 从O点射入磁场 当入射方向与x轴正向的夹角 45 时 速度为v1 v2的两个粒子分别 从a b两点射出磁场 如图所示 当 为 60 时 为了使粒子从ab的中点c射出磁场 则速度应为 A v1 v2 B v1 v2 1 2 2 2 C v1 v2 D v1 v2 3 3 6 6 二 非选择题 本题共 3 小题 共 44 分 9 14 分 2012 安徽阜阳一中高三模拟 如图甲所示 竖直放置的金属板A B中间 开有小孔 小孔的连线沿水平放置的金属板C D的中间线 粒子源P可以间断地产生质量 为m 电荷量为q的带正电粒子 初速不计 粒子在A B间被加速后 再进入金属板C D 间偏转并均能从此电场中射出 已知金属板A B间的电压UAB U0 金属板C D长度为L 间距d L 3 两板之间的电压UCD随时间t变化的图象如图乙所示 在金属板C D右侧有 3 一个垂直纸面向里的均匀磁场分布在图示的半环形带中 该环带的内 外圆心与金属板 C D的中心O点重合 内圆半径R1 L 3 磁感应强度B0 已知粒子在偏转电场 3 24mU0 qL2 中运动的时间远小于电场变化的周期 电场变化的周期T未知 粒子重力不计 图甲 图乙 图丙 1 求粒子离开偏转电场时 在垂直于板面方向偏移的最大距离 4 2 若所有粒子均不能从环形磁场的右侧穿出 求环带磁场的最小宽度 3 若原磁场无外侧半圆形边界且磁感应强度B按如图丙所示的规律变化 设垂直纸 面向里的磁场方向为正方向 t T 2 时刻进入偏转电场的带电微粒离开电场后进入磁场 t 3T 4 时该微粒的速度方向恰好竖直向上 求该粒子在磁场中运动的时间为多少 10 12 分 2012 河北衡水模拟 在真空中 半径r 3 10 2 m 的圆形区域内有匀 强磁场 方向如图所示 磁感应强度B 0 2 T 一个带正电的粒子 以初速度v0 106 m s 从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场 已知该粒子的比荷 108 C kg 不计粒子重力 q m 求 1 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少 2 若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角 求入射时v0方向与ab的夹角 及粒子的 最大偏转角 11 18 分 如图所示 在一底边长为 2a 30 的等腰三角形区域 D在底边中点 有垂直纸面向外的匀强磁场 现有一质量为m 电荷量为q的带正电粒子从静止开始经过电 势差为U的电场加速后 从D点垂直于EF进入磁场 不计重力和空气阻力的影响 1 若粒子恰好垂直于EC边射出磁场 求磁场的磁感应强度B为多少 2 改变磁感应强度的大小 粒子进入磁场偏转后能打到ED板 求粒子从进入磁场到 第一次打到ED板的最长时间是多少 3 改变磁感应强度的大小 可以再延长粒子在磁场中的运动时间 求粒子在磁场中 运动的极限时间 不计粒子与ED板碰撞的作用时间 设粒子与ED板碰撞前后 电荷量保 持不变并以相同的速率反弹 5 参考答案参考答案 1 A 解析 解析 取无穷远处电势为零 CD左侧电势均为正值 右侧电势均为负值 CD连 线上电势为零 根据等量异种电荷形成的电场的特点可知EC ED 故 A 错误 B 正确 两电 荷在A处的场强方向相反 在E处场强方向一致 所以EA EE C 正确 由于O点电势为零 E点电势为正值 所以带正电的试探电荷在O点的电势能小于在E点的电势能 D 正确 2 C 解析 解析 设油滴刚要进入平行板时的速率为v 则gt1 t2 可得极板间电场 F mg m 力对油滴产生的加速度a C 正确 F m t1 t2 g t2 3 C 解析 解析 正电荷形成的电场中 距离越远 电势越小 无穷远处电势为零 N点的 电势显然小于P点的电势 A 错误 孤立电荷Q产生的电场强度E k NO 2PO 所以P Q r2 点电场强度的大小是N点电场强度大小的 4 倍 选项 B 错误 从N点到P点 电场力做正功 W mv2 检验电荷的电势能减少了W W qUNP q P N mv2 由于P点的电势 1 2 1 2 P 0 所以N点的电势为 电荷在P点的电势能为零 从N点到P点 电场力做正功 mv2 2q 电势能减少 N点的电势能为mv2 选项 D 错误 1 2 4 C 解析 解析 因为A带正电 B带负电 所以只有A右侧和B左侧电场强度方向相反 因为QA QB 所以只有B左侧才有可能EA与EB等量反向 因而才可能有EA和EB矢量和为零 的情况 5 A 解析 解析 小环释放后 在电场力的作用下向左加速运动 加速度逐渐减小 到达杆 的中点时速度最大 然后向左减速运动 加速度逐渐增大 速度减为零后返回 故选项 A 对 B 错 由于速度大小变化 洛伦兹力的大小也在变 选项 C 错 小环左右来回运动 洛伦兹 力的方向不断改变 选项 D 错 6 C 解析 解析 由于磁场是均匀辐向分布的 因此线圈平面始终与磁感线平行 故 A 正确 线圈转动时 会使弹簧扭动 产生一个阻碍弹簧转动的力 故 B 正确 当线圈转动到题图乙 所示的位置时 a端所受到的安培力方向向上 b端所受到的安培力方向向下 使线圈顺时 针转动 故 D 正确 C 错误 因此本题应选 C 7 C 解析 解析 带电粒子在磁场中的运动半径为r 0 01 m 周期为T 0 02 mv0 Bq 2 m Bq s 作出粒子的轨迹示意图如图所示 所以在磁场变化N个 N为整数 周期的时间内 由平均速度的定义式 v x t N 2 2r NT0 m s 2m s 即 C 选项正确 2 2 0 01 0 012 8 D 解析 解析 设Oa l1 Ob l2 则Oc 由几何关系可得Ra l1 Rb l1 l2 2 2 2 mv1 qB l2 Rc Oc 2 2 mv2 qB 3 3 mv3 qB 6 解得v3 v1 v2 故 D 正确 6 6 9 解析 解析 1 设粒子进入偏转电场瞬间的速度为v0 对粒子加速过程由动能定理得qU0 mv 1 22 0 进入偏转电场后 加速度a qUCD md 设运动时间为t 则有L v0t 只有t T 2 时刻进入偏转电场的粒子 垂直于极板方向偏移的距离最大 y at2 1 2 带入数据解得y L 3 6 2 t 时刻进入偏转电场的粒子刚好不能穿出磁场时的环带宽度为磁场的最小宽度 T 2 设粒子进入磁场时的速度为v 对粒子的偏转过程有qU0 mv2 mv 1 3 1 2 1 22 0 解得v 8qU0 3m 在磁场中做圆周运动的半径为R mv qB0 L 3 如图所示 设环带外圆半径为R2 则 R2 R 2 R R2 2 1 解得R2 L 所求d R2 R1 1 L 3 3 3 微粒运动轨迹如图所示 微粒在磁场中做匀速圆周运动的周期为 7 T1 2 m qB0 设粒子离开电场时偏转角为 则 tan 解得 30 v2 v1 由几何关系可知微粒运动T 4 时间轨迹对应的圆心角为 120 此过程微粒运动的时间为t T1 3 由图可知微粒在磁场中运动的时间t T1 T1 T1 T1 1 3 1 3 5 3 10 m 3qB0 5 L 18 6m qU0 10 答案 答案 1 5 10 2 m 2 37 74 解析 解析 1 粒子射入磁场后 由于不计重力 所以洛伦兹力充当圆周运动需要的向心 力 根据牛顿第二定律有qv0B 所以R 5 10 2 m mv2 0 R mv0 qB 2 粒子在圆形磁场区域轨迹为一段半径R 5 cm 的圆弧 要使偏转角最大 就要求 这段圆弧对应的弦最长 即为场区的直径 粒子运动轨迹的圆心O 在ab弦的中垂线上 如 图所示 由几何关系可知 sin 0 6 所以 37 r R 而最大偏转角为 2 74 11 答案 答案 1 2 3 1 a 2mU q a 3 m 2qU a 2 m 2qU 解析 解析 1 依题意 粒子经电场加速射入磁场时的速度为v 由qU mv2 1 2 得v 2qU m 粒子在磁场中做匀速圆周运动 其圆心在E点 如图所示 半径r1 a 由洛伦兹力提供向心力 qvB m v2 r1 由 式得 B 1 a 2mU q 2 粒子速率恒定 从进入磁场到第一次打到ED板的圆周轨迹与EC边相切时 路程 最长 运动时间最长 如图 设圆周半径为r2 8 由图中几何关系 r2 a r2 sin 得 r2 a 1 3 最长时间t r2 v 由 式得 t a 3 m 2qU