2017年河北高考物理基礎(chǔ)提升練習(xí)（五）

1、PAGE 2017年河北高考物理基礎(chǔ)提升練習(xí)（五）1如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成角(0)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))則下列說法正確的是( )A若v一定，越大，則粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間越短B若v一定，越大，則粒子在離開磁場的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)C若一定，v越大，則粒子在磁場中運(yùn)動的角速度越大D若一定，v越大，則粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間越短答案：A解析：由左手定則可知，帶正電的粒子向左偏轉(zhuǎn)。若v一定，越大，則粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間越短，選項(xiàng)A正確；若v一定，等于90時(shí)，粒子在離開磁場的位置距O點(diǎn)最遠(yuǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若

2、一定，粒子在磁場中運(yùn)動的周期與v無關(guān)，粒子在磁場中運(yùn)動的角速度與v無關(guān)，粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間無關(guān)，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。OBCA2如圖所示，在正三角形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場和平行于AB的水平方向的勻強(qiáng)電場，一不計(jì)重力的帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點(diǎn)沿角分線OC做勻速直線運(yùn)動。若此區(qū)域只存在電場時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角分線OC射入，則此粒子剛好從A點(diǎn)射出；若只存在磁場時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角分線OC射入，則下列說法正確的是A粒子將在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動軌道半徑等于三角形的邊長B粒子將在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，且從OB階段射出磁場C粒子將在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，且從B

3、C階段射出磁場D根據(jù)已知條件可以求出該粒子分別在只有電場時(shí)和只有磁場時(shí)在該區(qū)域中運(yùn)動的時(shí)間之比、答案：CD 解析：帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點(diǎn)沿角分線OC做勻速直線運(yùn)動，則有qE=qvB。若此區(qū)域只存在電場時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角分線OC射入，剛好從A點(diǎn)射出，L/2=vt，L/2=at2，qE=ma；若只存在磁場時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角分線OC射入， qvB=mv2/R，聯(lián)立解得R=3L/4，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于R=3L/4L，粒子將在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，且從OB階段射出磁場，選項(xiàng)B正確C錯(cuò)誤；根據(jù)已知條件，該粒子在只有電場時(shí)運(yùn)動時(shí)間為t1=2=，在只有磁場時(shí)在該區(qū)域中運(yùn)

4、動的時(shí)間為t2=m/3qB，可以求出該粒子分別在只有電場時(shí)和只有磁場時(shí)在該區(qū)域中運(yùn)動的時(shí)間之比，選項(xiàng)D正確。3（2013浙江重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三摸底）如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑動，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，圓環(huán)以初速度v0向右運(yùn)動直至處于平衡狀態(tài)，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為 v0m+qB A0 B C D 答案：ABD 解析：若圓環(huán)所受洛倫茲力等于重力，圓環(huán)與粗糙細(xì)桿壓力為零，摩擦力為零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為零，選項(xiàng)A正確；若圓環(huán)所受洛倫茲力不等于重力，圓環(huán)與粗糙細(xì)桿壓力不為零，摩擦力不為零，圓環(huán)以初速度v0向右做減速運(yùn)動。若開始圓環(huán)

5、所受洛倫茲力小于重力，則一直減速到零，圓環(huán)克服摩擦力做的功為，選項(xiàng)B正確；若開始圓環(huán)所受洛倫茲力大于重力，則減速到洛倫茲力等于重力達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定速度v=mg/qB，由動能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為W=-=，選項(xiàng)D正確C錯(cuò)誤。4如圖所示，有一金屬塊放在垂直于表面C的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B，金屬塊的厚度為d，高為h，當(dāng)有穩(wěn)恒電流I平行平面C的方向通過時(shí)，由于磁場力的作用，金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為（上下兩面M、N上的電壓分別為UM、UN）A BC D答案：C解析：設(shè)金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為n，穩(wěn)恒電流I可表示為I=neSv，S=dh；evB=eE，Eh=UM

6、-UN；聯(lián)立解得n=，選項(xiàng)C正確。5（2013安徽江南十校摸底）如圖所示，三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)對入射方向的偏角分別為90、60、30，則它們在磁場中運(yùn)動的時(shí)間之比為（ ）A111B123C321D1：答案：C解析：由于粒子運(yùn)動的偏向角等于圓弧軌跡所對的圓心角，由t=可知，它們在磁場中運(yùn)動的時(shí)間之比為906030=321，選項(xiàng)C正確。6速率相同的電子垂直磁場方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場，其軌跡照片如圖4所示，則磁場最強(qiáng)的是答案：D解析：由qvB=mv2/R可得B=mv/qR。磁場最強(qiáng)的是對應(yīng)軌跡半徑最小，選項(xiàng)D正確。7.

7、（2013武漢摸底）圖甲是回旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個(gè)中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢差，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，在兩盒之間被電場加速。兩半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場中，所以粒子在半圓盒中做勻速圓周運(yùn)動。若帶電粒子在磁場中運(yùn)動的動能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，不計(jì)帶電粒子在電場中的加速時(shí)間，不考慮由相對論效應(yīng)帶來的影響，下列判斷正確的是在Ek-t圖中應(yīng)該有tn+1- tn =tn-tn-1在Ek-t圖中應(yīng)該有tn+1- tn tn-tn-1在Ek-t圖中應(yīng)該有En+1- En =En-En-1在Ek-t圖中應(yīng)該有En+1-En En-En-1答案：AC解析：根據(jù)帶

8、電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的周期與速度無關(guān)可知，在Ek-t圖中應(yīng)該有tn+1- tn =tn-tn-1，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；由于帶電粒子在電場中加速，電場力做功相等，所以在Ek-t圖中應(yīng)該有En+1- En =En-En-1，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。8如圖所示，空間內(nèi)存在著相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，其中勻強(qiáng)電場沿y軸負(fù)方向，勻強(qiáng)磁場垂直于xOy平面向里圖中虛線框內(nèi)為由粒子源S和電壓為U0的加速電場組成的裝置，其出口位于O點(diǎn)，并可作為一個(gè)整體在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動。粒子源S不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(初速不計(jì))，經(jīng)電場加速后從O點(diǎn)射出，且沿x軸正方向射出的粒子恰好能沿直線運(yùn)動不計(jì)粒子的重力及彼此

9、間的作用力，粒子從O點(diǎn)射出前的運(yùn)動不受外界正交電場、磁場的影響(1)求粒子從O點(diǎn)射出時(shí)速度v的大小。(2)若只撤去磁場，從O點(diǎn)沿x軸正方向射出的粒子剛好經(jīng)過坐標(biāo)為(L，-L/2)的N點(diǎn)，求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E；(3)若只撤去電場，要使粒子能夠經(jīng)過坐標(biāo)為(L，0)的P點(diǎn)，粒子應(yīng)從O點(diǎn)沿什么方向射出?、解析：(1)由動能定理，qU0=mv2，解得粒子從O點(diǎn)射出時(shí)速度v=。(2)由L=vt，L/2=at2，a=qE/m，解得E=2 U0/L。 (3)設(shè)粒子從O點(diǎn)沿與x方向夾角為射出，則有2Rsin=L，qvB=m v2/R，qvB=qE，聯(lián)立解得：=30或=150。 60YXOPQ59. 如圖所示，在直

10、角坐標(biāo)系Oxy平面的第三、四象限內(nèi)分別存在著垂直于Oxy平面的勻強(qiáng)磁場，第三象限的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小是第四象限的2倍，方向相反。質(zhì)量、電荷量相同的負(fù)粒子a、b，某時(shí)刻以大小相同的速度分別從x軸上的P、Q兩點(diǎn)沿y軸負(fù)方向垂直射入第四、三象限磁場區(qū)域。已知a粒子在離開第四象限磁場時(shí)，速度方向與y軸的夾角為60o，且在第四象限磁場中運(yùn)行時(shí)間是b粒子在第三象限磁場中運(yùn)行時(shí)間的4倍。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求：a、b兩粒子經(jīng)Y軸時(shí)距原點(diǎn)O的距離之比。解：設(shè)第三象限內(nèi)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，第四象限內(nèi)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,粒子a、b質(zhì)量為m電荷量大小為q進(jìn)入磁場區(qū)域速度為v由洛倫茲力和牛頓第二定

11、律得： （1分） （1分） （1分）由題設(shè)條件有： （2分）設(shè)b粒子在第三象限中運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)過的圓心角為，由a、b兩粒子運(yùn)行時(shí)間關(guān)系有： 即 （2分） =30 （1分） （2分）10如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。A板帶正電荷，B板帶等量負(fù)電荷，電場強(qiáng)度為E；磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1。平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔O，OO是平行于兩金屬板的中心線。擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場應(yīng)強(qiáng)度為B2。CD為磁場B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角=45，OC=a，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子（不計(jì)重力），自O(shè)點(diǎn)沿OO方向

12、進(jìn)入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運(yùn)動，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2中，求： （1）進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2的帶電粒子的速度； （2）能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值； （3）絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度。解：（18分）（1）沿直線OO運(yùn)動的帶電粒子，設(shè)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2的帶電粒子的速度為v根據(jù) qvB1=qE （3分）解得： v= （1分） （2）粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2中做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù) qv B2=m，解得：q=。因此，電荷量最大的帶電粒子運(yùn)動的軌道半徑最小。設(shè)最小半徑為r1，此帶電粒子運(yùn)動軌跡與CD板相切，則有：r1+ r1=a，解得：r1=(-1)a。電荷量最大值q=(+1)

13、。 (3)帶負(fù)電的粒子在磁場B2中向上偏轉(zhuǎn)，某帶負(fù)電粒子軌跡與CD相切，設(shè)半徑為r2，依題意r2+a= r2 解得：r2=(+1）a （3分）則CD板上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度為 X= r2- r1=2a（2分）11（2013浙江重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三摸底）如圖a所示，水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場，現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過105s后，電荷以v0=1.5l04ms的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場，磁場與紙面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化（圖b中磁場以垂直紙面向外為正，以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻）。求：（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E（2）圖

14、b中10-5s時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離（3）如果在O點(diǎn)右方d= 68cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板，求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需的時(shí)間。（，） （22分）解：電荷在電場中做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)其在電場中運(yùn)動的時(shí)間為，有： 解得： （4分）當(dāng)磁場垂直紙面向外時(shí)，電荷運(yùn)動的半徑： 周期 （3分）當(dāng)磁場垂直紙面向里時(shí)，電荷運(yùn)動的半徑： 周期 （3分）故電荷從t=0時(shí)刻開始做周期性運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡如圖所示。10-5s時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離：d=4cm （3分）電荷從第一次通過MN開始，其運(yùn)動的周期為： 根據(jù)電荷的運(yùn)動情況可知，電荷到達(dá)檔板前運(yùn)動的完整周期數(shù)為15個(gè)，有：電荷沿ON運(yùn)動的距離：s=

15、15d=60cm （3分）故最后8cm的距離如圖所示，有： 解得： 則 （3分）故電荷運(yùn)動的總時(shí)間：（3分）12、如圖所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、N正對著放置，S1、S2分別為M、N板上的小孔，S1、S2、O三點(diǎn)共線，它們的連線垂直M、N，且S2OR.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場D為收集板，板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及板兩端點(diǎn)的距離都為2R，板兩端點(diǎn)的連線垂直M、N板質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子經(jīng)S1進(jìn)入M、N間的電場后，通過S2進(jìn)入磁場粒子在S1處的速度以及粒子所受的重力均不計(jì)(1)當(dāng)M、N間的電壓為U時(shí)，求粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小v；(2)

16、若粒子恰好打在收集板D的中點(diǎn)上，求M、N間的電壓值U0；(3)當(dāng)M、N間的電壓不同時(shí)，粒子從S1到打在D上經(jīng)歷的時(shí)間t會不同，求t的最小值12解析：（14分）(1)粒子從S1到達(dá)S2的過程中，根據(jù)動能定理得qUeq f(1,2)mv2 解得粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小veq r(f(2qU,m) (2)粒子進(jìn)入磁場后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，有qvBmeq f(v2,r) 由得，加速電壓U與軌跡半徑r的關(guān)系為Ueq f(qB2r2,2m)當(dāng)粒子打在收集板D的中點(diǎn)時(shí)，粒子在磁場中運(yùn)動的半徑r0R 對應(yīng)電壓U0eq f(qB2R2,2m) (3)M、N間的電壓越大，粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度越大，粒子

17、在極板間經(jīng)歷的時(shí)間越短，同時(shí)在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑越大，在磁場中運(yùn)動的時(shí)間也會越短，出磁場后勻速運(yùn)動的時(shí)間也越短，所以當(dāng)粒子打在收集板D的右端時(shí)，對應(yīng)時(shí)間t最短 根據(jù)幾何關(guān)系可以求得，對應(yīng)粒子在磁場中運(yùn)動的半徑req r(3)R 由得粒子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小veq f(qBr,m)eq f(r(3)qBR,m) 粒子在電場中經(jīng)歷的時(shí)間t1eq f(R,f(v,2)eq f(2r(3)m,3qB) 粒子在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間t2eq f(r(3)R.f(,3),v)eq f(m,3qB) 粒子出磁場后做勻速直線運(yùn)動經(jīng)歷的時(shí)間t3eq f(R,v)eq f(r(3)m,3qB) 粒子從S1到打在收集板

18、D上經(jīng)歷的最短時(shí)間為tt1t2t3eq f(3r(3)m,3qB)。13如圖所示，A、B為一對平行板，板長為L，兩板距離為d，板間區(qū)域內(nèi)充滿著勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為+q的帶電粒子自靜止開始經(jīng)M、N兩平行金屬板間的電場加速后，從A、B兩板的中間沿垂直于磁感線的方向射入磁場。（不計(jì)粒子的重力）求： （1）若粒子被加速后進(jìn)入磁場的速度為v0，則它在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑和周期各為多少？ （2）MN兩極板間的電壓U應(yīng)在什么范圍內(nèi)，粒子才能從磁場內(nèi)射出？.解析：（1）粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供，qv0B=m，解得：r=mv0/qB。周

19、期：T=2r/ v0=2 m0/qB。（2）帶電粒子在MN兩極板間的加速過程，由動能定理，qU=mv02.。如圖所示，當(dāng)粒子從左邊射出時(shí)，若運(yùn)動軌跡半徑最大，則其圓心為圖中O1點(diǎn)，半徑r1=d/4。因此粒子從左邊射出必須滿足：rr1=d/4。聯(lián)立解得：U。當(dāng)粒子從右邊射出時(shí)，若運(yùn)動軌跡半徑最小，則其圓心為圖中O2點(diǎn)，半徑為r2，由幾何關(guān)系可得：r22=( r2-d/2)2+l2，解得：r2=d/4+l2/d，因此粒子從右邊射出必須滿足：rr2=d/4+l2/d。聯(lián)立解得：U。所以當(dāng)U或U時(shí)，粒子可以從磁場內(nèi)射出。14.（14分）如圖21所示，在直角坐標(biāo)系xoy的第一、四象限區(qū)域內(nèi)存在邊界平行y軸的兩個(gè)有界的勻強(qiáng)磁場：垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。O、M、P、Q為磁場邊界和x軸的交點(diǎn)，OM=MP=L；在第三象限存在沿y軸正向的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為帶電量為的帶電粒子從電場中坐標(biāo)為()的點(diǎn)以速度沿+x方向射出，恰好經(jīng)過原點(diǎn)O處射入?yún)^(qū)域又從M點(diǎn)射出區(qū)域（粒子的重力不計(jì)）。Ov0yxMQP圖21（1）求第三象限勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大?。唬?）求區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（3）若帶電粒子能再次回到原點(diǎn)O，問區(qū)域內(nèi)磁場的寬度至少為多少？粒子兩次經(jīng)過原點(diǎn)O的時(shí)間間隔為多少？ .（14分）解：（1）帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動. , （1