2021届高考物理二轮复习第1部分专题讲练突破三电场和磁场限时规范训练2

1、限时标准训练建议用时：45分钟1如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里.一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板.假设不计重力，以下四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变A. 粒子速度的大小B. 粒子所带的电荷量C. 电场强度D. 磁感应强度 解析：选B.粒子作直线运动，有 qvB= qE,即E= vB,与q无关.2如下图，空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，图中虚线为匀强电场的等势线，一不计重力的带电粒子在 M点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中，运动轨迹如图所示粒子在N点的速度比在 M点的速度大那么以下说法正确的选项是X：XX :

2、XXx :SX11X1tx!XX1>4111 K 11*X：X ；16XCX£dA. 粒子一定带正电B. 粒子的运动轨迹一定是抛物线C. 电场线方向一定垂直等势面向左D. 粒子从M点运动到N点的过程中电势能增大解析：选C.根据粒子在电、磁场中的运动轨迹和左手定那么可知，粒子一定带负电，选项A错误；由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故粒子受到的合力是变力，而物体只有在恒力作用下做曲线运动时， 轨迹才是抛物线，选项 B错误；由于空间只存在电场和磁场，粒子的速度增大，说明在此过程中电场力对带电粒子做正功，那么电场线方向一定垂直等势面向左，选项C正确；电场力做正功，电势能减小，选项D

3、错误.3. 2021 河北石家庄一模多项选择为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污 管末端安装了如下图的流量计.该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口.在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个侧面内分别固定有金属板作为电极污水充满管口并从左向右流经该装置时，接在M N两端间的电压表将显示两个电极间的电压以下说法中正确的选项是U假设用Q表示污水流量单位时间内排出的污水体积 ，那么A. N端的电势比M端的高B. 假设污水中正负离子数相同，那么前后外表的电势差为零C. 电压表的示数 U跟a和b都成正比，跟c无关D. 电压表的示数 U跟污水的流量

4、 Q成正比解析：选AD.正负离子向右移动，受到洛伦兹力作用，根据左手定那么，正离子向后外表偏，负离子向前外表偏，所以前外表比后外表电势低，即N端的电势比M端的高，选项 A正确,UUB错误；最终正负离子受到电场力、洛伦兹力作用而平衡，有qE= qvB,又E= &得v=瓦而污水流量Q= g得U=罟即电压表的示数U跟污水的流量Q成正比，跟c成反比，选项C错误，D正确.4.如下图是盘旋加速器的工作原理图，两个半径为R的中空半圆金属盒 D、D2间窄缝宽匀强磁场中运行的总时间为t，那么以下说法正确的选项是Rd:左21 V .A.粒子的比荷q越小，时间t越大B.加速电压U越大，时间越大C.磁感应强度

5、 B越大，时间t越大D.窄缝宽度d越大，时间t越大为d,两金属电极间接有高频电压U,中心0处粒子源产生的质量为m带电荷量为q的粒子在两盒间被电压 U加速,匀强磁场垂直两盒面， 粒子在磁场中做匀速圆周运动，令粒子在2Bqv= ny及粒子最解析：选C.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力大偏转半径为 R得带电粒子获得的最大动能为E<m=密學，设加速次数为 n那么nqU= Ekm,粒子每加速一次后，在磁场中运动半个周期，所以粒子在匀强磁场中运行的总时间t = nTn nm “，、e n bR-=Bq，联立得 t = 2, C正确，A、B D错误.5如下图，a、b为竖直正对放置的

6、两平行金属板，其中 a板带正电，两板间的电压为 U, 在金属板下方存在一有界的匀强磁场，磁场的上边界为与两金属板下端重合的水平面PQPQ下方的磁场范围足够大，磁场的磁感应强度大小为B, 比荷为讦勺带正电粒子以速度vo从两板中间位置沿与 a、b平行方向射入两板间的偏转电场，不计粒子重力，粒子通过偏转电场后从PQ边界上的M点进入磁场，运动一段时间后又从 PQ边界上的N点射出磁场，设MN两点距离为xM N点在图中未画出.那么以下说法中正确的选项是 X X X X X XX X X X X XX X X X X XX X X X X XA. 只减小磁感应强度 B的大小，那么x减小B. 只增大初速度 v

7、o的大小，那么x减小qc.只减小带电粒子的比荷m那么x不变D.只减小偏转电场的电压 U的大小，那么x不变解析：选D.粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设粒子进入磁场时速度方向与磁场边界的夹角为B ,速度大小为v= snr，轨道半径mvR= qB，由几何关系可知2mvX=1 2聞 e= -qB，只减小磁感应强度 B只增大初速度 vo或只减小带电粒子的比荷 9时，都可使x增大，而xm与偏转电场的电压 U无关，应选项A B C错误，D正确.6. 如下图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面xy平面向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿 x轴负向.在y轴正半轴上某点以与 x轴正向平行、大小为 v

8、o的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在d,0点沿垂直于x轴的方向进入电场.不计重力.假设该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为e.求B,粒子质量与所带电(1) 如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动设磁感应强度的大小为荷量分别为m和q,圆周运动的半径为R0.由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得2qvoB= m 由题给条件和几何关系可知 R= d设电场强度大小为 E粒子进入电场后沿 x轴负方向的加速度大小为a<,在电场中运动的时间为t，离开电场时沿 x轴负方向的速度大小为 vx.由牛顿第二定律及运动学公式得Eq= mavx = axt Vx= d 由于粒子在电场中做类平抛运动(如图)，有Vx

9、tan 0 =Vo联立式得E 12二=工Vota n 0B 2(2) 联立式得=2d12答案：1§votan 02dvota n 0votan0 '7. 如下图，在平面直角坐标系xOy内，第I象限的等腰直角三角形MNF区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，yv0的区域内存在着沿 y轴正方向的匀强电场.一质量为 m电荷量为q的带正电粒子从电场中Q 2h, h)点以速度vo水平向右射出，经过坐标原点PN的方向射出磁场. MN平亍于x轴，N点的坐标为O处射入第I象限，最后以垂直于(2 h, 2h)，不计粒子的重力，求：(2) 磁感应强度B的大小；(3) 带电粒子从Q点运动到射出磁

10、场的时间t.解析：(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动，由平抛运动规律及牛顿运动定律得2h= voth=却又 qE= ma联立以上各式解得2 mv E=设粒子到达0点时的速度为V,沿y轴正方向的分速度为Vyv=寸 v2+ V = 2vont .qE 2h那么有vy=at =斤忑=vo,速度v与x轴正方向的夹角a满足tan a = 1vo即a = 45°,因此粒子从 MP的中点垂直于 MP进入磁场.1 又因为粒子垂直于 PN射出磁场，所以 P点为圆心轨道半径 R= 2MR=2h2由牛顿第二定律有 qvB= mRmv联立解得B=.qh(3) 带电粒子在电场中运动的时间t1 =,从。点运动到

11、磁场边界的时间t2占v0,在磁场中运动的时间n h4V0带电粒子从Q点运动到射出磁场的时间2hhn hn ht = 11+12+13= '+=3+.V0 V0 4V04 V0答案：见解析&使用盘旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出，离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等质量为 m速度为v的离子在盘旋加速器内旋转，旋转轨道是半径为r的圆，圆心在 O点，轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B为引出离子束，使用磁屏蔽通道法设计引出器. 引出器原理如下图，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道， 通道的圆心位于 O点(O'点图中未画出)弓I出离子时，令引出通道内磁场

12、的磁感应强度 降低，从而使离子从 P点进入通道，沿通道中心线从 Q点射出 OQ长度为L，OQ OP的夹角为e.求离子的电荷量q并判断其正负；离子从P点进入，Q点射出，通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B',求B'(3)换用静电偏转法引出离子束，维持通道内的原有磁感应强度B不变，在内外金属板间加直流电压，两板间产生径向电场，忽略边缘效应.为使离子仍从P点进入，Q点射出，求通道内引出轨迹处电场强度 E的方向和大小.解析：(1)离子做圆周运动，2mvBqv=mv _ q=，正电何Br如下图O Q= R OQ= L, O O= R r2 mv 引出轨迹为圆弧，b qv=-R得R=mv根据

13、几何关系得r2+ L2 2rLcos R2r 2Lcos emv Br 2r 2Lcos e , 2 2 ( qR r + L 2rL cos e(3)电场强度方向沿径向向外2 mv 引出轨迹为圆弧，Bqv- EqRl Bv L2 r2E -22r + L 2Lrcos“宀mv答案：1 BBr 2r 2Lcos 9正电荷 22厂r + L 2rL cos 93沿径向向外Bv L2 r222r + L 2Lrcos 99. 2021 百校联盟押题卷如图甲所示，水平放置的两平行金属板长1= 6.34 cm,两板间距为d= 2 cm,两板间有磁感应强度按图乙所示规律变化的匀强磁场和电场强度按图丙所示

14、5.规律变化的匀强电场，其中Bo= 0.5 T , E= 1.0 x 10 V/m. t = 0时刻金属板上极板带正电，磁场方向垂直纸面向里.一比荷为m= 1.0 x 108 C/kg的带正电粒子不计重力以速度V。=2.0 x 105 m/s平行金属板从两板左侧中间位置垂直磁场方向射入.求:I |衍-加'"lOlt1粒子在运动过程中与上极板的最近距离;2粒子在两极板间运动的总时间和在两极板间的偏转距离.取n = 3.14qBv°解析：1在0nx 10 8 s时间内，由于 qE= qBv。，粒子做匀速直线运动 在nX 10-82nX 10 一8 s时间内，粒子只受洛伦兹力作用，根据牛顿第二定律可得2V0=m-r解得 r = 4X 10_3m T°= = 4nX 10 _8s ,V01即粒子逆时针转了 -T04_ _ 1同理，在2nX 10 83nX 10 8 s时间内，粒子顺时针转了 7T04qE= qBv。，粒子做匀速直线运动_ 8一 8在3nX 104nX 10 s时间内，由于作出粒子轨迹如下图带电粒子在运动过程中与上极板的最近距离为一 3yi = 2 2r =