高考物理复习专题训练.场2011届高考物理复习专题训练: 三、场
1.关于电场强度和磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.电场强度的定义式E =
适用于任何电场
B.由真空中点电荷的电场强度公式E =
可知,当r
0时,E
无穷大
C.由公式B =
可知,一小段通电导线在某处若不受磁场力,则说明此处一定无磁场
D.磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向
答案:A
2.如图所示,在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中( ...
2011届高考物理复习专题训练: 三、场
1.关于电场强度和磁感应强度,下列说法正确的是( )
A.电场强度的定义式E =
适用于任何电场
B.由真空中点电荷的电场强度公式E =
可知,当r
0时,E
无穷大
C.由公式B =
可知,一小段通电导线在某处若不受磁场力,则说明此处一定无磁场
D.磁感应强度的方向就是置于该处的通电导线所受的安培力方向
答案:A
2.如图所示,在粗糙水平面上固定一点电荷Q,在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块,小物块在Q的电场中运动到N点静止,则从M点运动到N点的过程中( )
A.小物块所受电场力逐渐减小 B.小物块具有的电势能逐渐减小
C.M点的电势一定高于N点的电势
D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功
答案:ABD
3.如图所示,长方体容器的长度为L,横截面是边长为L0的正方形,前、后
面的面板是绝缘的,其余四个面的面板均为导体板,但彼此在交界的棱处绝缘,容器中充满了某种导电物质,前表面的面板上的四个角处分别有a、b、c、d四个接线柱透过面板与导电物质接触,导电物质中能够定向移动形成电流的是二价负离子,假设离子在导电物质中均匀分布,单位体积内的离子数为n,元电荷量为e,容器的左、右面板接入电路,电源电动势为E,电源内阻可以忽略,若取接线柱d的电势为零,且测得a、b两接线柱间的电势差为
0,现将整个装置处在垂直于前、后表面的匀强磁场中,仍取接线柱d的电势为零,且测得b、c两接线柱间的电势差为零,则磁场方向和接线柱a、b、c的电势为: ( )
A.B垂直纸面向里
B.
a=
0,
b=
0,
c=
0
C.B垂直纸面向外
D.
a=2
0,
b=
0,
c=
0
答案:CD
4.微波炉的心脏是磁控管, 即微波发生器,磁控管的输出功率一般为500~700W,磁控管通过天线向波导管发射出带有高频能量的电磁波即微波,微波在波导管内经过多次反射
后,再照射到炉腔内的食品上,图 4 为 磁 控 管 某 截 面示意图,一群电子在垂直 于 管 的 某 截 面 内 做匀速圆周运动,在管内有 平 行 于 管 轴 线 方 向的匀强磁场,磁感应强度为 B。在运动中,这群电子时而接近电极1,时而接近电极2,从而使电极附近的电场强度发生周期性变化,产生电磁波。由于这一群电子分布的范围很小,可以看作集中于一点,共有 N个电子,每个电子的电量为 e,质量为 m。设这群电子的圆形轨道的直径为D电子群离电极 1 端点 P 的最短距离为 r,则
(1)这群电子做圆周运动的速率、频率各是多少?
(2)在电极 1的端点 P 处,电场强度变化的频率是多少?
(3)在电极1的端点 P处,运动的电子群产生的电场强度最大值、最小值各是多少?
答案: (1)
(2)
(3)
5.(12分)在与x轴平行的匀强电场中,一带电量为2×10-6C、质量为4×10-2kg的带电物体在绝缘光滑水平面上沿着x轴做直线运动,其位移随时间的变化规律是x=0.3t-0.05t2,式中x、t均用国际单位制的基本单位.求:
(1)该匀强电场的场强;
(2)从开始运动到第5s末带电物体所运动的路程;
(3)若第6s末突然将匀强电场的方向变为+y轴方向,场强大小保持不变,在0~8s内带电物体电势能的增量.
答案:解:(1)加速度a=-0.1m/s2 (1分)
场强E=F/q=ma/q=4×10-2×0.1/2×10-6 N/C=2×103N/C (3分)
(2)v0 =0.3m/s (1分) 减速时间为t1=v0/a=0.3/0.1s=3s (1分)
带电物体所经过的路程为
s=x1+x2=0.3×3-0.05×32+0.1×22/2=0.65m (2分)
(3)第6s末带电物体的位移为0, (1分)
第8s末y=at22/2=0.1×22/2m=0.2m (2分)
带电物体电势能的增量为
△E=-Eqy=-2×103×2×10-6×0.2J=-8×10-4J (2分)
6.(14分)如图所示,在xoy直角坐标系中,y轴右侧存在足够大的匀强磁场(磁感应强度大小为B并方向垂直纸面向里),y轴左侧存在足够大的匀强电场,电场强度大小为E且方向与y轴成600.现有质量为m、电量为e的正负两个电子先后从坐标原点0以速度V0(V0与x轴成300)射入第Ⅰ象限,假如这两个电子恰好能够同时第三次经过坐标轴,试计算它们从0点射入的时间差Δt并画出它们的运动轨迹图。
(14分)解:Δt=2πm/(3Be)+3mv0/(eE)-m[v02+4(31/2)v0E/B]1/2/(eE)图略
7.如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R = 0.40m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E =1.0×104N/C。现有一质量m = 0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s = 1.0m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零。已知带电体所带电荷q = 8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)结合带电体从A到B的运动,试证明:只有电场力做功,带电体的动能和电势能之和不变;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力和摩擦力带电体所做的功各是多少。
答案:解:(1)证明:带电体由A→B根据动能定理有
又有
联立两式得:
由上式变形得:
结论得证。
(2)带电体由A→B根据动能定理有
解得
m/s
设带电体运动到圆轨道B端时受轨道的支持力为N,根据牛顿第二定律有
解得
N
根据牛顿第三定律可知,带电体对圆弧轨道B端的压力大小
N
(3)因电场力做功与路径无关,所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力所做的功
J
设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为W摩,对此过程根据动能定理有
解得 W摩 =-0.72J
8.如图所示为某种新型分离设备内部电、磁场分布情况图。自上而下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。区域Ⅰ宽度为d1,分布有沿纸面向下的匀强电场E1;区域Ⅱ宽度为d2,分布有垂直纸面向里的匀强磁场B1;宽度可调的区域Ⅲ中分布有沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2。现有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域Ⅰ上边缘的注入孔A点被注入,这些粒子都只在电场力作用下由静止开始运动,然后相继进入Ⅱ、Ⅲ两个区域,满足一定条件的粒子将回到区域Ⅰ,其他粒子则从区域Ⅲ飞出,三区域都足够长。已知能飞回区域Ⅰ的带电粒子的质量为m=6.4×10—27kg、带电量为q=3.2×10—19C,且有d1=10cm,d2=5
cm,E1= E2=40V/m,B1=4×10—3T,B2=2
×10—3T。试求:
(1)该带电粒子离开区域Ⅰ时的速度;
(2)该带电粒子离开区域Ⅱ时的速度;
(3)为使该带电粒子还能回到区域Ⅰ的上边缘,区域Ⅲ的宽度d3应满足的条件;
(4)该带电粒子第一次回到区域Ⅰ的上边缘时离开A点的距离。
答案:解:为研究方便,建立如图所示坐标系
(1)由E1qd1=
得,
带电粒子离开区域Ⅰ时的速度
,
方向沿y轴正向。
(2)带电粒子在区域Ⅱ内运动时,只受洛仑兹力,且不做功,所以带电粒子离开区域Ⅱ时的速度大小仍为
方向:由图中几何关系可知:
,
又由
得:
联立代入数据得:
,
,即
所以带电粒子离开区域Ⅱ时的速度方向与x轴正向夹45°。
(3)如果将带电粒子离开区域Ⅱ也即进入区域Ⅲ时的速度分解成
和
,
则有
=
=
=
,
所以
,
方向沿y轴反向,
方向沿x轴正向,
又因为
,方向沿y轴正向,即
与
抵消。
所以带电粒子在区域Ⅲ中运动可视为沿x轴正向的速度为
的匀速直线运动和以速率为
以及对应洛沦兹力
作为向心力的匀速圆周运动的叠加。轨迹如图所示。
圆周运动半径为
=10cm,
周期T=
=
所以只要带电粒子运动到轨迹最低点C时不出区域Ⅲ,就可回到区域Ⅰ的上边缘。
所以区域Ⅲ的宽度应满足d3>h
由上面的运动分析可知,带电粒子到最低点,圆周运动刚好转过
,
所以h=
=0.1m=10cm
所以d3>10cm
(4)根据运动的对称性可知,带电粒子回到区域Ⅰ的上边缘的B点,距A点的距离为:
d=2[(1—cosθ)
+
+
·
]代入数据得:
d=40+10π—10
=57.26cm
9.(14分)一带负电的小球从如图所示的光滑轨道上由静止滚下,已知斜面的倾角为370,圆形轨道的半径R=0.5m,且斜面与圆弧相切,小球的荷质比
,磁感强度B=1T,小球所受电场力为重力的四分之三,图示虚线的左侧有水平向左的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场。(已知
,
,取g=10m/s2)
(1)要使小球能通过C点,小球应从斜面上的何处由静止释放?
(2)若小球刚好过C点,则打在斜面上何处?
(14分)解:
(1) D:
(2分)
vD=2(m/s) (1分)
A→D:
(2分)
(1分)
(2) D→C
(2分)
(1分)
由几何关系:
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
即小球打在距B点0.6m处。
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