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【备战2022】高考物理复习 2022年模拟题汇编(2)专题九 磁场

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2022高考物理复习2022届模拟题汇编(2)专题九磁场1.(2022年江西百校联考)图甲是回旋加速器的示意图,其核心部分是两个“D”形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列说法中正确的是A.在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1B.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径D.在磁感应强度B、“D”形盒半径尺、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下,粒子的加速次数越多,粒子的最大动能一定越大答案:AC解析:根据回旋加速器的原理可知,带电粒子运动周期相同,每经过半个周期加速一次,在Ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1,选项A正确;高频电源的变化周期应该等于2(tn-tn-1),选项B错误;粒子的最大动能只与回旋加速器的D型盒半径和磁感应强度有关,与加速电压和加速次数无关,要使粒子获得的最大动能增大,可以增大“D”形盒的半径,选项C正确D错误。2.(2022武汉联考)如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P点。a、b两粒子的10\n质量之比为A.1∶2B.2∶1C.3∶4D.4∶3答案:C解析:根据粒子a、b动能相同,mava2=mbvb2;a粒子在磁场中运动轨迹半径ra=d/,b粒子在磁场中运动轨迹半径rb=d,所对的圆心角为120°,轨迹弧长为sa=2πra/3=2πd/3,运动时间ta=sa/va;b粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为60°,轨迹弧长为sb=πrb/3=πd/3,运动时间tb=sb/vb;联立解得为a、b两粒子的质量之比为T/6,根据周期公式,T=,a、b两粒子同时到达P点,的质量之比为ma∶mb=3∶4,选项C正确。3.(18分)(2022河南三市联考)如图所示,在xoy平面内,过原点O的虚线MN与y轴成45°角,在MN左侧空间有沿y轴负方向的匀强电场,在MN右侧空间存在着磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、带电量为q的正、负两个带电粒子,从坐标原点O沿y轴负方向以速度v0射入磁场区,在磁场中运动一段时间后进入电场区,已知电场强度为E=2Bv0,不计重力,求:(1)两个带电粒子离开磁场时的位置坐标间的距离;(2)带负电的粒子从原点O进人磁场区域到再次抵达x轴的时间及位置坐标。.解题思路:应用洛伦兹力等于向心力求出轨迹半径,画出轨迹,利用相关知识得到两个带电粒子离开磁场时的位置坐标间的距离;利用类平抛运动规律和相关知识带负电的粒子从原点O进人磁场区域到再次抵达x轴的时间及位置坐标。考查要点:洛伦兹力、牛顿运动定律、类平抛运动规律等。解析:(1)正负带电粒子在磁场中运动时,有qv0B=m,解得R=。对于带正电的粒子,离开磁场的位置坐标为(R,R),对于带负电的粒子,离开磁场的位置坐标为(-R,-R)。两个带电粒子离开磁场的位置坐标之间的距离为△x==2R。10\n△x=2。(2)对于带负电的粒子,在磁场中运动的时间为t1=T/4=.粒子离开磁场后做类平抛运动,沿y轴方向上,有qE=ma,R=at22,沿x轴方向上,有x2=v0t2,所求时间t=t1+t2,沿x轴方向上位移x=x2+R,联立解得:t=,x=2即位置坐标为(-2,0)。4.(18分)(2022四川自贡一诊)如右图所示,在矩形ABCD区域内,对角钱BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长L,AB边长为2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度vo从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向:(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向。解题思路:由类平抛运动规律和速度分解合成知识列方程得到电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向;由洛伦兹力提供向心力和相关知识解得磁场的磁感应强度B的大小和方向。考查要点:类平抛运动规律、速度分解和合成、洛伦兹力、牛顿第二定律。解析.(18分)(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,设粒子在电场中运动的时间为t,则AB方向:(2分)10\nAD方向:(2分)解得:(2分)设粒子在P点沿AD方向的分速度为vy,则有(1分)解之得:(1分)粒子在P点的速度为:v==v0(2分)设速度与AB方向的夹角为,则:所以:(1分)(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系可知:粒子在磁场中转过的圆心角为45°(1分)(1分)得半径:(1分)由牛顿第二定律有:(2分)得:(1分)由左手定则可知磁场方向:垂直纸面向外。(1分)5.(12分)(2022安徽皖南八校联考)如图所示,在平面直角坐标系xoy中,以(0,R)为圆心,半径为R的圈形区城内有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度B方向垂直于xOy平面向里,一带正电粒子从O点沿y轴正方向以v0入射进场区.恰好做匀速直线运动.不计重力作用。10\n(1)求电场强度E的大小和方向.(2)若仅仅撤去磁场.带电粒子仍从O点以相同的速度v0射入,经电场区的最右侧的P点射出,求粒子比荷q/m。(3)若仅仅撤去电场.带电粒子仍从O点沿y轴正方向入射.但速度大小为2v0,求粒子在磁场中的运动时间.解析:(1)由qv0B=qE,解得E=v0B。方向沿x轴正方向。(2)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,R=v0t,R=at2,qE=ma,联立解得:q/m=2v0/BR。(3)由q·2v0B=m,解得r==R。带电粒子在磁场中运动四分之一周期,运动时间t==。ABDCPαMN6.(16分)(2022江苏常州模拟)如图,空间内存在水平向右的匀强电场,在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动,刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点,与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零,而水平分速度不变,小颗粒运动至D处刚好离开水平面,然后沿图示曲线DP轨迹运动,AC与水平面夹角α=30°,重力加速度为g,求:⑴匀强电场的场强E;⑵AD之间的水平距离d;⑶已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍,则该处的高度为多大?.解析:⑴小球受力如图所示qE=mgcotα,解得:E=mg/q。(2分)10\n⑵设小球在D点速度为vD,在水平方向由牛顿第二定律得:qE=max小球在D点离开水平面的条件是:qvDB=mg得:d=⑶当速度方向与电场力和重力合力方向垂直时,速度最大,(1分)则:R=khABDCPαMNααvqEmgqEmgf7.(2022武汉联考)如图所示,两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。两板之间的右侧长度为3d的区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。喷墨打印机的喷口可在两极板左侧上下自由移动,并且从喷口连续不断喷出质量均为m、速度水平且大小相等、带等量电荷的墨滴。调节电源电压至U,使墨滴在电场的左侧区域恰能沿水平方向向右做匀速直线运动。(重力加速度为g)(1)判断墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;(2)要使墨滴不从两板间射出,求墨滴的入射速率应满足的条件。7.解析:(10分)(1)墨滴在电场左侧区域做匀速直线运动,有①2分得②1分由于电场方向向下,电荷所受电场力向上,可知墨滴带负电荷。1分10\n(2)墨滴进入电场、磁场共存区域后,重力与电场力平衡,洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力③1分从上极板边缘射进的墨滴最容易从两板间射出,只要这个墨滴没有射出,其他墨滴就都不会射出。若墨滴刚好由极板左侧射出,则④1分联立②③④解得1分同理,墨滴刚好从极板右侧射出,有⑤解得1分联立②③④解得1分要使墨滴不会从两极间射出,速率应该满足1分8.(16分)(2022江苏淮安调研)如图,板长为L、间距为d的平行金属板水平放置,两板间所加电压大小为U,足够大光屏PQ与板的右端相距为a,且与板垂直。一带正电的粒子以初速度0沿两板间的中心线射入,射出电场时粒子速度的偏转角为37°。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计粒子的重力。⑴求粒子的比荷q/m;⑵若在两板右侧MN、光屏PQ间加如图所示的匀强磁场,要使粒子不打在光屏上,求磁场的磁感应强度大小B的取值范围;LQNPM37°yzxv0OOa⑶若在两板右侧MN、光屏PQ间仅加电场强度大小为E0、方向10\n垂直纸面向外的匀强电场。设初速度方向所在的直线与光屏交点为O点,取O点为坐标原点,水平向右为x正方向,垂直纸面向外为z轴的正方向,建立如图所示的坐标系,求粒子打在光屏上的坐标(x,y,z)。8.解析.(16分)⑴设粒子射出电场时速度的水平分量为、竖直分量为(1分)(1分)(2分)解得:(1分)⑵设磁场的磁感应强度为B时粒子不能打在光屏上NaQPMRRv由几何知识有(2分)由牛顿第二定律有(1分)解得磁感应强度大小范围:(2分)⑶粒子从两板间以速度射出后作匀变速曲线运动,沿x、y轴方向均作匀速直线运动,沿z轴方向作初速度为零的匀加速直线运动。由题意知:坐标(1分)坐标=(2分)时间(1分)坐标(1分)(1分)10\n则粒子打在光屏上的坐标为(0,,)RcM······························v0abLN第24题图9.(2022浙江测试)如图所示,有3块水平放置的长薄金属板a、b和c,a、b之间相距为L。紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管,两管口正好位于小孔M、N处。板a与b、b与c之间接有电压可调的直流电源,板b与c间还存在方向垂直纸面向外的匀强磁场。当体积为V0、密度为r、电荷量为q的带负电油滴,等间隔地以速率v0从a板上的小孔竖直向下射入,调节板间电压Uba和Ubc,当Uba=U1、Ubc=U2时,油滴穿过b板M孔进入细管,恰能与细管无接触地从N孔射出。忽略小孔和细管对电场的影响,不计空气阻力。求:(1)油滴进入M孔时的速度v1;(2)b、c两板间的电场强度E和磁感应强度B的值;(3)当油滴从细管的N孔射出瞬间,将Uba和B立即调整到和B´,使油滴恰好不碰到a板,且沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔,请给出和B´的结果。9解析:.(20分)(1)油滴入电场后,重力与电场力均做功,设到M点时的速度为v1,由动能定理①考虑到②得:③(2)油滴进入电场、磁场共存区域,恰与细管无接触地从N孔射出,须电场力与重力平衡,有:④10\n得:⑤油滴在半圆形细管中运动时,洛伦兹力提供向心力,由⑥得:⑦(3)若油滴恰不能撞到a板,且再返回并穿过M点,由动能定理,⑧得:⑨考虑到油滴返回时速度方向已经相反,为了使油滴沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔,磁感应强度的大小不变,方向相反,即:B´=-B⑩评分标准:(1)6分,①、②、③式各2分;(2)8分,④、⑤、⑥、⑦式各2分;(3)6分,⑧、⑨、⑩式各2分。10

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发布时间:2022-08-26 00:28:15 页数:10
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文章作者:U-336598

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