电磁场在实际中的应

1、1电磁场在实际中的应用电磁场在实际中的应用一、选择题一、选择题1设回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为设回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为 B，粒子的质量为粒子的质量为 m，所带所带电荷量为电荷量为 q，刚进入磁场的速度为刚进入磁场的速度为 v0，回旋加速器的最大半径为回旋加速器的最大半径为 R，那么两极间那么两极间所加的交变电压的周期所加的交变电压的周期 T 和该粒子的最大速度和该粒子的最大速度 v 分别为分别为()AT2mqB，v 不超过不超过qBRmBTmqB，v 不超过不超过qBRmCT2mqB，v 不超过不超过qBR2mDTmqB，v 不超过不超过qBR2m2.如图是磁流体发电机的

2、原理示意图，金属板如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板 M、N 正对着平行放置，且正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻 R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场磁场。当等离子束当等离子束(分别带有等量正分别带有等量正、负电荷的离子束负电荷的离子束)从左向右进入极板时从左向右进入极板时，下下列说法中正确的是列说法中正确的是()AN 板的电势高于板的电势高于 M 板的电势板的电势BM 板的电势高于板的电势高于 N 板的电势板的电势CR 中有由中有由 b 向向 a 方向的电流方向的电流DR 中有由中有由 a 向向 b

3、方向的电流方向的电流3如图是质谱仪的工作原理示意图如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后带电粒子被加速电场加速后，进入速进入速度选择器度选择器。 速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和和 E。平板平板 S 上有可让粒子通过的狭缝上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片和记录粒子位置的胶片 A1A2。平板平板 S 下方有下方有强度为强度为 B0的匀强磁场。下列表述正确的是的匀强磁场。下列表述正确的是()2A质谱仪是分析同位素的重要工具质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外速

4、度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于的带电粒子的速率等于 E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P，粒子的荷质比越小，粒子的荷质比越小4如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则由于磁场的作用，则()A板左侧聚集较多电子，使板左侧聚集较多电子，使 b 点电势高于点电势高于 a 点点B板左侧聚集较多电子，使板左侧聚集较多电子，使 a 点电势高于点电势高于 b 点点C板右侧聚集较多电子，使板右侧聚集较多电子，使 a 点电势高于

5、点电势高于 b 点点D板右侧聚集较多电子，使板右侧聚集较多电子，使 b 点电势高于点电势高于 a 点点5.如图所示，在平行线如图所示，在平行线 MN、PQ 之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场的磁场(未画出未画出)，磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大。一带电微粒进入该区域一带电微粒进入该区域时时，由于受到空气阻力作用由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线恰好能沿水平直线 OO通过该区域通过该区域。带电微粒所带电微粒所受的重力忽略不计，运动过程带电荷量不变。下列判断正确的是受的重力忽略不计，运动过程带电荷量不变。下列判断正确

6、的是()3A微粒从左到右运动，磁场方向向里微粒从左到右运动，磁场方向向里B微粒从左到右运动，磁场方向向外微粒从左到右运动，磁场方向向外C微粒从右到左运动，磁场方向向里微粒从右到左运动，磁场方向向里D微粒从右到左运动，磁场方向向外微粒从右到左运动，磁场方向向外6.如图所示如图所示， 有一混合正离子束先后通过正交电场有一混合正离子束先后通过正交电场、 磁场区域磁场区域和匀强磁场和匀强磁场区域区域，如果这束正离子束在区域如果这束正离子束在区域中不偏转中不偏转，进入区域进入区域后偏转半径又相同后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的则说明这些正离子具有相同的()A动能动能B质量质量C电荷量电荷量D

7、比荷比荷7.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示，它的核心部分是两个个4D 形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出

8、。如果用同一回旋加复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核速器分别加速氚核(31H)和和粒子粒子(42He)， 比较它们所加的高频交流电源的周期和获比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有得的最大动能的大小，有()A加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较

9、小D加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大8.如图所示是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子如图所示是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子 a、b 经电压经电压 U 加速加速(在在 A点的初速度为零点的初速度为零)后后，进入磁感应强度为进入磁感应强度为 B 的匀强磁场做匀速圆周运动的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分最后分别打在感光板别打在感光板 S 上的上的 x1、x2处处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子图中半圆形的虚线分别表示带电粒子 a、b 所通所通过的路径，则过的路径，则()Aa 的质量一定大于的质量一定大于 b 的质量的质量Ba

10、 的电荷量一定大于的电荷量一定大于 b 的电荷量的电荷量C在磁场中在磁场中 a 运动的时间大于运动的时间大于 b 运动的时间运动的时间Da 的比荷的比荷qama大于大于 b 的比荷的比荷qbmb二、非选择题二、非选择题9.5竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在如图所示的匀强磁场中竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在如图所示的匀强磁场中，B1.1T，管管道半径道半径 R0.8m，其直径，其直径 POQ 在竖直线上，在管口在竖直线上，在管口 P 处以处以 2m/s 的速度水平射的速度水平射入一个带电小球入一个带电小球(可视为质点可视为质点)，其电荷量为，其电荷量为 104C(g 取取 10m/s2)，小球

11、滑到，小球滑到 Q 处处时的速度大小为时的速度大小为_； 若小球从若小球从 Q 处滑出瞬间处滑出瞬间， 管道对它的弹力正好为零管道对它的弹力正好为零，小球的质量为小球的质量为_。10如图所示，在直角坐标系如图所示，在直角坐标系 xOy 的第一象限内有沿的第一象限内有沿 x 轴正方向的匀强电轴正方向的匀强电场场 E；在；在 xb。5.答案答案B解析解析微粒恰好能沿水平直线微粒恰好能沿水平直线 OO通过该区域通过该区域，说明说明 qvBqE；微粒受微粒受到空气阻力作用，速度逐渐变小，故沿运动方向磁感应强度逐渐增大，故微粒到空气阻力作用，速度逐渐变小，故沿运动方向磁感应强度逐渐增大，故微粒从左向右运

12、动；由右手定则可知，磁场方向向外，选项从左向右运动；由右手定则可知，磁场方向向外，选项 B 对。对。6.答案答案D解析解析设电场的场强为设电场的场强为 E，由于正离子在区域，由于正离子在区域里不发生偏转，则里不发生偏转，则 EqB1qv，得得 vEB1；当正离子进入区域当正离子进入区域时时，偏转半径又相同偏转半径又相同，所以所以 RmvB2qmEB1B2qEmB1B2q，故选项，故选项 D 正确。正确。7. 答案答案B9解析解析由题意知由题意知mHm34，qHq12，回旋加速器交流电源的周期应与带电粒，回旋加速器交流电源的周期应与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期相等。由子在磁场中做圆周运动的周

13、期相等。由 T2mBq可得可得THT32，故加速氚核的交流，故加速氚核的交流电源的周期较大电源的周期较大， 因为粒子最后直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出因为粒子最后直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，由由 RmvBq2mEkqB可得氚核和可得氚核和粒子的最大动能之比粒子的最大动能之比EkHEk13， 氚核获得的最大动氚核获得的最大动能较小。故选项能较小。故选项 B 正确。正确。8. 答案答案D解析解析设粒子经电场加速后的速度为设粒子经电场加速后的速度为 v，由动能定理，有，由动能定理，有 qU12mv2，则，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 Rm

14、vqB2mqUqBmq， 由图知粒子由图知粒子 a 的的轨迹半径轨迹半径x12小于粒子小于粒子 b 的轨迹半径的轨迹半径x22，故，故maqambqb，选项，选项 D 正确，正确，A、B 错错误；粒子在磁场中的运动时间误；粒子在磁场中的运动时间 tT2mqB，结合上式，有，结合上式，有 tatb，选项，选项 C 错误。错误。二、非选择题二、非选择题9. 答案答案6m/s1.2105kg解析解析小球在管道中受重力小球在管道中受重力、洛伦兹力和轨道的作用力洛伦兹力和轨道的作用力，而只有重力对小而只有重力对小球做功，由动能定理得：球做功，由动能定理得：mg2R12mv2Q12mv2P，解得，解得 v

15、Q 4gRv2P6m/s在在 Q 处弹力为零，则洛伦兹力和重力的合力提供向心力，有处弹力为零，则洛伦兹力和重力的合力提供向心力，有 qvQBmgmv2QR解得解得 m1.2105kg10答案答案(1)2 3h3(2)2 23 3 9hv0解析解析(1)粒子从粒子从 P 点到点到 Q 点，做类平抛运动，设运动时间为点，做类平抛运动，设运动时间为 t1，则，则yQv0t110h12qEmt21联立联立解得解得 yQ2 33h(2)设粒子设粒子到到Q点时点时， 速度大小速度大小为为v， 与与y轴正方向的夹角为轴正方向的夹角为， 则则12mv212mv20qEhcosv0v联立解得联立解得 v2v0，

16、60粒子从粒子从 Q 点到点到 O 点，做匀速圆周运动，其半径为点，做匀速圆周运动，其半径为 R，则，则RsinyQ2t1yQv0t2232Rvtt1t2t2 23 3 9hv011 答案答案(1)2qU1m(2)U12(3)L qU1mqU12mqBL2qBqmU1解析解析(1)在电容器在电容器中，根据动能定理有中，根据动能定理有 qU112mv210，解得：，解得：v12qU1m。(2)设微粒进入电容器设微粒进入电容器时的速度方向与水平方向的夹角为时的速度方向与水平方向的夹角为，板间距为板间距为 d ，运动时间为运动时间为 t，则沿板方向：，则沿板方向：2dv1cost，垂直板方向：，垂直

17、板方向：dv1sint12qU2mdt2，v1sinqU2mdt0，解得：，解得：45，u212U1。(3)微粒进入磁场后先做匀速直线运动第一次碰板后做匀速圆周运动，二次微粒进入磁场后先做匀速直线运动第一次碰板后做匀速圆周运动，二次11碰板后做匀速直线运动碰板后做匀速直线运动。微粒进入磁场的速度微粒进入磁场的速度：v2v1cosqU1m，微粒做匀微粒做匀速圆周运动速圆周运动：qv2Bmv22R，T2Rv2，解得解得：Rmv2qB，T2mqB。微粒在微粒在 MN 和和PQ 间的运动路程：间的运动路程：xL2RL2qBqmU1运动时间：运动时间：tLv2TL qU1mqU12mqB。12 答案答案(1)见解析见解析(2)1.41105m/s(3)d 不随时间变化不随时间变化解析解析(1)带电粒子在金属板间运动的时间为带电粒子在金属板间运动的时间为tlv02106s由于由于 t 远小于远小于 T(T 为电压为电压 U 的变化周期的变化周期)，故在，故在 t 时间内金属板间的电场可时间内金属板间的电场可视为恒定的。视为恒定的。另解：在另解：在 t 时间内金属板间电压变化时间内金属板间电压变化U2103V，由于，由于U 远小远小于于100V(100V 为电压为电压 U 最大值最大值)，电压变化量特别小电压变化量特别小，故故 t 时间内金