電磁場在實際中的應(yīng)

1、1電磁場在實際中的應(yīng)用電磁場在實際中的應(yīng)用一、選擇題一、選擇題1設(shè)回旋加速器中的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為設(shè)回旋加速器中的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為 B，粒子的質(zhì)量為粒子的質(zhì)量為 m，所帶所帶電荷量為電荷量為 q，剛進入磁場的速度為剛進入磁場的速度為 v0，回旋加速器的最大半徑為回旋加速器的最大半徑為 R，那么兩極間那么兩極間所加的交變電壓的周期所加的交變電壓的周期 T 和該粒子的最大速度和該粒子的最大速度 v 分別為分別為()AT2mqB，v 不超過不超過qBRmBTmqB，v 不超過不超過qBRmCT2mqB，v 不超過不超過qBR2mDTmqB，v 不超過不超過qBR2m2.如圖是磁流體發(fā)電機的

2、原理示意圖，金屬板如圖是磁流體發(fā)電機的原理示意圖，金屬板 M、N 正對著平行放置，且正對著平行放置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻 R。在極板間有垂直于紙面向里的勻強。在極板間有垂直于紙面向里的勻強磁場磁場。當?shù)入x子束當?shù)入x子束(分別帶有等量正分別帶有等量正、負電荷的離子束負電荷的離子束)從左向右進入極板時從左向右進入極板時，下下列說法中正確的是列說法中正確的是()AN 板的電勢高于板的電勢高于 M 板的電勢板的電勢BM 板的電勢高于板的電勢高于 N 板的電勢板的電勢CR 中有由中有由 b 向向 a 方向的電流方向的電流DR 中有由中有由 a 向向 b

3、方向的電流方向的電流3如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后帶電粒子被加速電場加速后，進入速進入速度選擇器度選擇器。 速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為 B 和和 E。平板平板 S 上有可讓粒子通過的狹縫上有可讓粒子通過的狹縫 P 和記錄粒子位置的膠片和記錄粒子位置的膠片 A1A2。平板平板 S 下方有下方有強度為強度為 B0的勻強磁場。下列表述正確的是的勻強磁場。下列表述正確的是()2A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外速

4、度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過狹縫能通過狹縫 P 的帶電粒子的速率等于的帶電粒子的速率等于 E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫 P，粒子的荷質(zhì)比越小，粒子的荷質(zhì)比越小4如圖所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強磁場中，通電時銅板中電流方向向下如圖所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強磁場中，通電時銅板中電流方向向下，由于磁場的作用，則由于磁場的作用，則()A板左側(cè)聚集較多電子，使板左側(cè)聚集較多電子，使 b 點電勢高于點電勢高于 a 點點B板左側(cè)聚集較多電子，使板左側(cè)聚集較多電子，使 a 點電勢高于點電勢高于 b 點點C板右側(cè)聚集較多電子，使板右側(cè)聚集較多電子，使 a 點電勢高于

5、點電勢高于 b 點點D板右側(cè)聚集較多電子，使板右側(cè)聚集較多電子，使 b 點電勢高于點電勢高于 a 點點5.如圖所示，在平行線如圖所示，在平行線 MN、PQ 之間存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面之間存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面的磁場的磁場(未畫出未畫出)，磁場的磁感應(yīng)強度從左到右逐漸增大磁場的磁感應(yīng)強度從左到右逐漸增大。一帶電微粒進入該區(qū)域一帶電微粒進入該區(qū)域時時，由于受到空氣阻力作用由于受到空氣阻力作用，恰好能沿水平直線恰好能沿水平直線 OO通過該區(qū)域通過該區(qū)域。帶電微粒所帶電微粒所受的重力忽略不計，運動過程帶電荷量不變。下列判斷正確的是受的重力忽略不計，運動過程帶電荷量不變。下列判斷正確

6、的是()3A微粒從左到右運動，磁場方向向里微粒從左到右運動，磁場方向向里B微粒從左到右運動，磁場方向向外微粒從左到右運動，磁場方向向外C微粒從右到左運動，磁場方向向里微粒從右到左運動，磁場方向向里D微粒從右到左運動，磁場方向向外微粒從右到左運動，磁場方向向外6.如圖所示如圖所示， 有一混合正離子束先后通過正交電場有一混合正離子束先后通過正交電場、 磁場區(qū)域磁場區(qū)域和勻強磁場和勻強磁場區(qū)域區(qū)域，如果這束正離子束在區(qū)域如果這束正離子束在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)中不偏轉(zhuǎn)，進入?yún)^(qū)域進入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑又相同后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，則說明這些正離子具有相同的則說明這些正離子具有相同的()A動能動能B質(zhì)量質(zhì)量C電荷量電荷量D

7、比荷比荷7.回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示，它的核心部分是兩個個4D 形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速。兩盒放在勻強磁場中，磁成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速。兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復(fù)被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出

8、。如果用同一回旋加復(fù)被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出。如果用同一回旋加速器分別加速氚核速器分別加速氚核(31H)和和粒子粒子(42He)， 比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有得的最大動能的大小，有()A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較小加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較

9、小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大8.如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖。帶電粒子 a、b 經(jīng)電壓經(jīng)電壓 U 加速加速(在在 A點的初速度為零點的初速度為零)后后，進入磁感應(yīng)強度為進入磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場做勻速圓周運動的勻強磁場做勻速圓周運動，最后分最后分別打在感光板別打在感光板 S 上的上的 x1、x2處處。圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子 a、b 所通所通過的路徑，則過的路徑，則()Aa 的質(zhì)量一定大于的質(zhì)量一定大于 b 的質(zhì)量的質(zhì)量Ba

10、 的電荷量一定大于的電荷量一定大于 b 的電荷量的電荷量C在磁場中在磁場中 a 運動的時間大于運動的時間大于 b 運動的時間運動的時間Da 的比荷的比荷qama大于大于 b 的比荷的比荷qbmb二、非選擇題二、非選擇題9.5豎直放置的半圓形光滑絕緣管道處在如圖所示的勻強磁場中豎直放置的半圓形光滑絕緣管道處在如圖所示的勻強磁場中，B1.1T，管管道半徑道半徑 R0.8m，其直徑，其直徑 POQ 在豎直線上，在管口在豎直線上，在管口 P 處以處以 2m/s 的速度水平射的速度水平射入一個帶電小球入一個帶電小球(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)，其電荷量為，其電荷量為 104C(g 取取 10m/s2)，小球

11、滑到，小球滑到 Q 處處時的速度大小為時的速度大小為_； 若小球從若小球從 Q 處滑出瞬間處滑出瞬間， 管道對它的彈力正好為零管道對它的彈力正好為零，小球的質(zhì)量為小球的質(zhì)量為_。10如圖所示，在直角坐標系如圖所示，在直角坐標系 xOy 的第一象限內(nèi)有沿的第一象限內(nèi)有沿 x 軸正方向的勻強電軸正方向的勻強電場場 E；在；在 xb。5.答案答案B解析解析微粒恰好能沿水平直線微粒恰好能沿水平直線 OO通過該區(qū)域通過該區(qū)域，說明說明 qvBqE；微粒受微粒受到空氣阻力作用，速度逐漸變小，故沿運動方向磁感應(yīng)強度逐漸增大，故微粒到空氣阻力作用，速度逐漸變小，故沿運動方向磁感應(yīng)強度逐漸增大，故微粒從左向右運

12、動；由右手定則可知，磁場方向向外，選項從左向右運動；由右手定則可知，磁場方向向外，選項 B 對。對。6.答案答案D解析解析設(shè)電場的場強為設(shè)電場的場強為 E，由于正離子在區(qū)域，由于正離子在區(qū)域里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則 EqB1qv，得得 vEB1；當正離子進入?yún)^(qū)域當正離子進入?yún)^(qū)域時時，偏轉(zhuǎn)半徑又相同偏轉(zhuǎn)半徑又相同，所以所以 RmvB2qmEB1B2qEmB1B2q，故選項，故選項 D 正確。正確。7. 答案答案B9解析解析由題意知由題意知mHm34，qHq12，回旋加速器交流電源的周期應(yīng)與帶電粒，回旋加速器交流電源的周期應(yīng)與帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期相等。由子在磁場中做圓周運動的周

13、期相等。由 T2mBq可得可得THT32，故加速氚核的交流，故加速氚核的交流電源的周期較大電源的周期較大， 因為粒子最后直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出因為粒子最后直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出，由由 RmvBq2mEkqB可得氚核和可得氚核和粒子的最大動能之比粒子的最大動能之比EkHEk13， 氚核獲得的最大動氚核獲得的最大動能較小。故選項能較小。故選項 B 正確。正確。8. 答案答案D解析解析設(shè)粒子經(jīng)電場加速后的速度為設(shè)粒子經(jīng)電場加速后的速度為 v，由動能定理，有，由動能定理，有 qU12mv2，則，則粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑 Rm

14、vqB2mqUqBmq， 由圖知粒子由圖知粒子 a 的的軌跡半徑軌跡半徑x12小于粒子小于粒子 b 的軌跡半徑的軌跡半徑x22，故，故maqambqb，選項，選項 D 正確，正確，A、B 錯錯誤；粒子在磁場中的運動時間誤；粒子在磁場中的運動時間 tT2mqB，結(jié)合上式，有，結(jié)合上式，有 tatb，選項，選項 C 錯誤。錯誤。二、非選擇題二、非選擇題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、洛倫茲力和軌道的作用力洛倫茲力和軌道的作用力，而只有重力對小而只有重力對小球做功，由動能定理得：球做功，由動能定理得：mg2R12mv2Q12mv2P，解得，解得 v

15、Q 4gRv2P6m/s在在 Q 處彈力為零，則洛倫茲力和重力的合力提供向心力，有處彈力為零，則洛倫茲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)粒子從粒子從 P 點到點到 Q 點，做類平拋運動，設(shè)運動時間為點，做類平拋運動，設(shè)運動時間為 t1，則，則yQv0t110h12qEmt21聯(lián)立聯(lián)立解得解得 yQ2 33h(2)設(shè)粒子設(shè)粒子到到Q點時點時， 速度大小速度大小為為v， 與與y軸正方向的夾角為軸正方向的夾角為， 則則12mv212mv20qEhcosv0v聯(lián)立解得聯(lián)立解得 v2v0，

16、60粒子從粒子從 Q 點到點到 O 點，做勻速圓周運動，其半徑為點，做勻速圓周運動，其半徑為 R，則，則RsinyQ2t1yQv0t2232Rvtt1t2t2 23 3 9hv011 答案答案(1)2qU1m(2)U12(3)L qU1mqU12mqBL2qBqmU1解析解析(1)在電容器在電容器中，根據(jù)動能定理有中，根據(jù)動能定理有 qU112mv210，解得：，解得：v12qU1m。(2)設(shè)微粒進入電容器設(shè)微粒進入電容器時的速度方向與水平方向的夾角為時的速度方向與水平方向的夾角為，板間距為板間距為 d ，運動時間為運動時間為 t，則沿板方向：，則沿板方向：2dv1cost，垂直板方向：，垂直

17、板方向：dv1sint12qU2mdt2，v1sinqU2mdt0，解得：，解得：45，u212U1。(3)微粒進入磁場后先做勻速直線運動第一次碰板后做勻速圓周運動，二次微粒進入磁場后先做勻速直線運動第一次碰板后做勻速圓周運動，二次11碰板后做勻速直線運動碰板后做勻速直線運動。微粒進入磁場的速度微粒進入磁場的速度：v2v1cosqU1m，微粒做勻微粒做勻速圓周運動速圓周運動：qv2Bmv22R，T2Rv2，解得解得：Rmv2qB，T2mqB。微粒在微粒在 MN 和和PQ 間的運動路程：間的運動路程：xL2RL2qBqmU1運動時間：運動時間：tLv2TL qU1mqU12mqB。12 答案答案(1)見解析見解析(2)1.41105m/s(3)d 不隨時間變化不隨時間變化解析解析(1)帶電粒子在金屬板間運動的時間為帶電粒子在金屬板間運動的時間為tlv02106s由于由于 t 遠小于遠小于 T(T 為電壓為電壓 U 的變化周期的變化周期)，故在，故在 t 時間內(nèi)金屬板間的電場可時間內(nèi)金屬板間的電場可視為恒定的。視為恒定的。另解：在另解：在 t 時間內(nèi)金屬板間電壓變化時間內(nèi)金屬板間電壓變化U2103V，由于，由于U 遠小遠小于于100V(100V 為電壓為電壓 U 最大值最大值)，電壓變化量特別小電壓變化量特別小，故故 t 時間內(nèi)金