2013电磁大题.doc

2013届浙江理综之电磁场选编二（供2013届使用）(一)浙江省宁波市鄞州区2012届高三5月适应性考试25（22分）如图所示，空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场，电场强度为E、宽度为L。在紧靠电场右侧的圆形区域内，分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，圆形磁场区域半径为r。当一带正电的粒子（质量为m，电荷量为q）从A点静止释放后，在M点离开电场，并沿半径方向射入磁场区域，磁感应强度为B，粒子恰好从N点射出，O为圆心，MON120，粒子重力忽略不计。求：（1）粒子经电场加速后，进入磁场时速度v的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小和粒子在电场、磁场中运动的总时间t；（3）若粒子在离开磁场前某时刻，磁感应强度方向不变，大小突然变为B1，此后粒子恰好被束缚在该磁场中，则B1的最小值为多少？（二）浙江省名校新高考研究联盟2012届第二次联考25（22分）某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动，如图所示，材料表面上方矩形区域PPNN充满竖直向下的匀强电场，电场宽为d；矩形区域NNMM充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，长为3s，宽为s；NN为磁场与电场之间的薄隔离层。一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子，从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场，电子每次穿越隔离层，时间极短、运动方向不变，其动能损失是每次穿越前动能的10%，最后电子仅能从磁场边界MN飞出。不计电子所受重力。（1）控制电子在材料表面上方运动，最大的电场强度为多少？（2）若电子以上述最大电场加速，经多长时间将第三次穿越隔离层？（3）A是MN的中点，若要使电子在A、M间垂直于AM飞出，求电子在磁场区域中运动的时间。（三）浙江省温州市2012届高三第二次适应性测试25. (22分）如图所示，带电平行金属板相距为2R，在两板间半径为R的圆形区域内有垂直绑面向里的勻强磁场，磁感应强度为B,两板及其上侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。一带电粒子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从O1点竖直向下以某一速度射入，沿直线通过圆形磁场、电场复合区域，然后恰好从左极板下边缘飞出，在极板间运动的时间为t0。若仅撤去磁场，该粒子仍从O1点以相同的速度射入，经时间打到极板上。(1)试判断该粒子带何种电荷；(2)求两极板间电压U;(3)若两极板不带电，保持磁场不变，带电粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入，欲使带电粒子不打在极板上，粒子的速度应满足什么条件？ (已知（四）2012年稽阳联谊学校高三联考25、(22分)2012电影里说2012年将是太阳峰年，但是现在的预报，在国际太阳物理界普遍接受的一个风期大概在20132014年之间。一个活动周中太阳黑子的相对数目年平均值最大的那一年称为太阳峰年，也叫太阳活动极大年。在太阳峰年会产生太阳风暴，太阳风暴指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流(正、负等离子体)，严重影响地球的空间环境，破坏臭氧层，干扰无线通信，对人体健康也有一些危害。为此某科研小组设计了一装置来吸收部分等离子体，假设一束单位体积内正、负离子的总数目为n0的等离子体，以速度水平射来，设每个离子的质量为m0，电荷量绝对值均为q0，离子束的横截面是边长为2oL的正方形(如图所示)，MNPQ是离子束的某个横截面。在MNPQ右侧空间有一磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与等离子体运动的速度垂直且与MN平行，在磁场中放置mnpqm1n1p1q1的长方体金属收集器，它的横截面是边长为L的正方形，其位置如图所示，长方体侧面mnpq平行于横截面MNPQ，平面M1N1P1Ql是截面MNPQ及长方体侧面mnpq的中垂面，且mqM1Q1，M1Q1=3L，mn=20L。(假设等离子体落到金属收集器表面被吸收，速度立刻变为零，忽略离子间的相互作用) (1)若没有金属收集器，则打在直线M1Q1上的离子，离M1最远的距离是多少? (2)M到Q哪些位置的离子能被金属收集器吸收?(3)此金属收集器单位时间吸收的离子的质量为多少?（五）2011学年浙江省第二次五校联考axyO25（22分）如图所示，在坐标原点有一放射源放出质量为m、带电量为+q的粒子，假设粒子的速率都为v，方向均沿纸面现在xT）（式中，T已知），质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场，接着通过s2进入磁场。（质子通过M、N的过程中，板间电场可视为恒定，质子在s1处的速度可视为零，质子的重力及质子间相互作用均不计。）（1）质子在哪些时间段内自s1处进入板间，穿出磁场后均能打到收集屏PQ上？（2）质子从进入s1到穿出金属网罩经历的时间记为，写出与UMN之间的函数关系（tanx=a 可表示为x=arctana）r0OUMNtT2T3T乙U0+eBMNOPQ甲s2s1v0m（3）若毎秒钟进入s1的质子数为n，则收集屏PQ电势稳定后的发热功率为多少？（八）台州市2012年高三年级调考试题第25题图25（22分）如图所示，在xoy坐标系中分布着三个有界场区：第一象限中有一半径为r =0.1m的圆形磁场区域，磁感应强度B1=1T，方向垂直纸面向里，该区域同时与x轴、y轴相切，切点分别为A、C；第四象限中，由y轴、抛物线FG（y= -10x2+x - 0.025，单位：m）和直线DH（ y = x - 0.425，单位：m）构成的区域中，存在着方向竖直向下、强度E=2.5N/C的匀强电场；以及直线DH右下方存在垂直纸面向里的匀强磁场B2=0.5T。现有大量质量为110-6 kg（重力不计），电量大小为210-4 C，速率均为20m/s的带负电的粒子从处垂直磁场进入第一象限，速度方向与y轴夹角在0至180度之间。 （1）求这些粒子在圆形磁场区域中运动的半径； （2）试证明这些粒子经过x轴时速度方向均与x轴垂直； （3）通过计算说明这些粒子会经过y轴上的同一点，并求出该点坐标（九）浙江省杭州市2012届高三下学期高考理科综合模拟试题（6）25（22分）如图所示，直角坐标系的y轴左方为垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B；垂直x轴竖直放置一个足够大接收屏PQ，它离原点距离为og=L/2；直角坐标系的第一象限和第四象限的abco、ocdf均是边长为L的正方形，内各有一垂直纸面方向的半径为L的1/4圆形匀强磁场区域, 磁感应强度的大小均为B。bd为一线状发射装置，射出一束质量为m、电荷量为e的电子，以相同的初速度沿纸面垂直于bd边射入两个正方形区域，电子从bd边上的任意点入射，都只能从原点o射出进入y轴左方磁场。（不考虑电子之间的相互作用，不计重力）求（1）第一象限和第四象限中匀强磁场区域的磁感应强度的方向（2）电子沿纸面垂直于bd边射入初速度大小（3）电子打到接收屏PQ上的范围（4）打在接收屏上的电子在磁场中运动的最长时间t（十）绍兴市2012年高三教学质量调测25（22 分）相距很近的平行板电容器，在两板中心各开有一个小孔，如图甲所示，靠近A板的小孔处有一电子枪，能够持续均匀地发射出电子，电子的初速度为v0 ，质量为m，电量为-e，在AB 两板之间加上图乙所示的交变电压，其中0 k T 时刻以后，此时，收集屏与地面电势差恒为U，U=Ir0 单位时间到达收集板的质子数n单位时间内，质子的总能量为 （2分） 单位时间内屏上发热功率为 （2分）消耗在电阻上的功率为 （2分）所以收集板发热功率 （八）25（22分）（1）（2）考察从A点以任意方向进入磁场的的粒子，设其从K点离开磁场，O1和O2分别是磁场区域和圆周运动的圆心，因为圆周运动半径和磁场区域半径相同，因此O1AO2K为菱形，离开磁场时速度垂直于O2K，即垂直于x轴，得证。 （6分）（3）设粒子在第四象限进入电场时的坐标为（x,y1）,离开电场时的坐标为（x,y2）,离开电场时速度为v2，在B2磁场区域做圆周运动的半径为R2.有因v2的方向与DH成45，且半径刚好为x坐标值，则粒子做圆周运动的圆心必在y轴上，在此磁场中恰好经过四分之一圆周，并且刚好到达H处，H点坐标为（0，-0.425）。（3分） （九） 25 （22分）（1）从bd进入的电子都从o点射出，考虑电子带负电，根据左手定则判断，第一象限的磁场方向为垂直纸面向外（2分），第四象限的磁场方向为垂直纸面向内（2分）（2）考虑从b点射入的电子从o点射出，轨迹如图红线所示，其圆周运动的半径R=L(1分) （3）所有进入圆形区域的粒子经磁场偏转后，都从原点o射出，进入y轴左方磁场，且在磁场中都做匀速圆周运动，半径仍为L，其中从o点沿-y方向进入磁场的电子打在屏上最低点h，圆心为（2分），由图可知：而从o点沿某方向进入的电子，其圆轨迹在i点恰与圆相切，该i点为屏最高位置，如图蓝线所示，圆心为，交y轴为j点。（2分）接收屏被电子打中范围从位置到位置。（4）在所有达到屏上的电子中，只有从b点射入的电子在磁场中运动时间最长，它在圆形区域的运动时间它在y轴左侧区域运动时间为（十）（十一）25. （22分）解：电荷在电场中做匀加速直线运动，设其在电场中运动的时间为，有： 解得： （4分）当磁场垂直纸面向外时，电荷运动的半径： 周期 （2分）当磁场垂直纸面向里时，电荷运动的半径： 周期 （2分）故电荷从t=0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图所示。10-5s时刻电荷与O点的水平距离：d=4cm （4分）电荷从第一次通过MN开始，其运动的周期为： 根据电荷的运动情况可知，电荷到达档板前运动的完整周期数为15个，有：电荷沿ON运动的距离：s=15d=60cm （2分）故最后8cm的距离如图所示，有： 解得： 则 （4分）故电荷运动的总时间：（4分）（十二）25（22分）(1) 设电子经电场加速后的速度大小为v0，由动能定理得 Rd/2 Ryml(2) 电子经磁场偏转后,沿直线运动到荧光屏，电子偏转的临界状态是恰好不撞在上板的右端，到达荧光屏的位置与O点距离即为最大值，如图所示，有 注意到 ，联立上式可得 d/2yml(3)电子在电场中做曲线运动，在