1、1广东番禺中学高三物理磁场及力电综合练习一、选择题1、我国第 21 次南极科考队在南极观看到了美丽的极光。极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图所示。这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子或原子，使其发出有一定特征的各种颜色的光。地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障。科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关:A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B.空气阻力做负
2、功，使其动能减小C.靠近南北两极磁感应强度增强D.太阳对粒子的引力做负功2、在匀强磁场中有一带电粒子做匀速圆周运动，当它运动到 M 点，突然与一不带电的静止粒子碰撞合为一体，碰撞后的运动轨迹应是图中的哪一个？（实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹，且不计粒子的重力）3、十九世纪二十年代，以赛贝克为代表的科学家已经认识到：温度差会引起电流安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差，从而提出“地球磁场是绕地球的环行电流引起的”假设已知磁子午线是地球磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线，则该假设中的电流方向是 A由西向东垂直磁子午线 B由东向西垂直磁子午线C由南向北沿磁子午线 D由赤道向两极沿磁
3、子午线4、关于电场强度、磁感应强度，下列说法中正确的是 A. 由真空中点电荷的电场强度公式 可知，当 r 趋近于零时，其电场强度趋近于无限大2rQkEB. 电场强度的定义式 适用于任何电场qFC. 由安培力公式 F=BIL 可知，一小段通电导体在某处不受安培力，说明此处一定无磁场D. 一带电粒子在磁场中运动时，磁感应强度的方向一定垂直于洛伦磁力的方向和带电粒子的运动方向5、质子和 a 粒子在同一匀强磁场中做半径相同的匀速圆周运动。由此可知质子的动量 P1和 a 粒子的动量 P2之比 P1:P2为 A. 1:1 B. 4:1 C. 1:2 D. 2:16、超导是当今高科技的热点之一，当一块磁体靠
4、近超导体时，超导体中会产生强大的电流，对磁体有排斥作用。这种排斥可使磁体悬浮在空气中，磁悬浮列车就采用了这种技术，磁体悬浮的原理是 A超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同 B超导体电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反C超导体使磁体处于失重状态 D超导体对磁体的磁力与磁体的重力相平衡7、一个用于加速质子的回旋加速器，其 D 形盒半径为 R，垂直 D 形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，接在 D 形盒上的高频电源频率为 f。下列说法正确的是2 BFA质子被加速后的最大速度不可能超过 2fR B质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C只要 R 足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D不需要
5、改变任何量，这个装置也能用于加速 粒子8、如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场，一质量为 0.21kg 且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速放置一质量为 0.1kg、电荷量 q=+0.2C 的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为 0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为 0.6N 恒力，g 取 10m/s2.则 A木板和滑块一直做加速度为 2m/s2的匀加速运动B滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀加速直线运动C最终木板做加速度为 2 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为 10m/s
6、 的匀速运动D最终木板做加速度为 3 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为 10m/s 的匀速运动9、如图所示，ABC 为与匀强磁场垂直的边长为 a 的等边三角形，比荷为 e/m 的电子以速度 v0从 A 点沿 AB 边出射，欲使电子经过 BC 边，磁感应强度 B 的取值为AB BB CB DBaem3aemv0ev03aemv0210、如图所示，光滑绝缘杆固定在水平位置上，使其两端分别带上等量同种正电荷 Q1、 Q 2 ，杆上套着一带正电小球，整个装置处在一个匀强磁场中，磁感应强度方向垂直纸面向里，将靠近右端的小球从静止开始释放，在小球从右到左的运动过程中，下列说法正确的是( A ）小球受到的
7、洛伦兹力大小变化，但方向不变( B ）小球受到的洛伦兹力将不断增大( C )小球的加速度先减小后增大( D ）小球的电势能一直减小11 .（1）图中螺旋测微器的读数是_ mm . （2）现要测定一个额定电压 4V 、额定功率 1 . 6W 的小灯泡 L（用 表示）的伏安特性曲线要求所测电压范围为 0 . 1V4V , 现有器材：直流电源 E （电动势 4 . 5V ，内阻不计） ，电压表 V （量程 4 . 5V ，内阻约为 40k ) ，电流表 A . （量程 250mA ，内阻约为 2 ) ，电流表 A2（量程 500mA ，内阻约为 1) ，滑动变阻器 R （最大阻值约为 20 ) ，电
8、键 S ，导线若干 如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是_. 在下面的方框中画出实验电路原理图（原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注） ，并在实物图上连线12.某学生利用“验证机械能守恒定律”的实验装置来测量一个质量 m50 g 的钩码下落时的加速度值，该学生将钩码固定在纸带下端，让3纸带穿过打点计时器，实验装置如图 a 所示 （1）以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分： _. 取下纸带，取其中的一段标出计数点如图 b 所示，测出相邻计数点间的距离分别为 S1=2 . 60cm , S2=4.14cm ,S3=5.69cm，S 4=7.22cm，
9、S 5=8.75cm，S 6=10.29cm，已知打点计时器的打点周期 T = 0 . 02s , 则计算钩码下落加速度的表达式为 a=_，代入数值，可得加速度 a=_ m / s 2 （计算结果保留三位有效数字） .（2）该同学从实验结果发现，钩码下落时的加速度比实际的重力加速度小为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，请你提出一个有效的改进方法：_。13 .某滑板爱好者在离地 h=1 . 8m 高的平台上滑行，水平离开 A 点后落在水平地面的 B 点，其水平位移 S1=3m，着地时由于存在能量损失，着地后速度变为 v= 4m / s ,并以此为初速沿水平地面滑行S2=8m
10、 后停止。已知人与滑板的总质量 m=60kg忽略空气阻力， g = 10m / s 2 。 求：郝 双提供（1）人与滑板离开平台时的水平初速度 （2）人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小14、16.( 15 分）某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施，其基本装置是将绳子上端固定在转盘上，绳子下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋若将人看成质点，则可简化为如图所示的物理模型，其中 P 为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴 OO转动设轻绳长 l=10m , 质点的质量 m = 60kg ，转盘不动时静止的质点与转轴之间的距离 d = 4m 转盘慢慢加速转动，经过一段时间后转速保持稳
11、定，此时质点与转轴之间的距离变为 D=10m 且保持不变不计空气阻力绳子不可伸长，取 g = 10m / s 2 求： （1）最后转盘匀速转动时的角速度大约为多少？ （2）转盘从静止启动到转速稳定这一过程，绳子对质点做了多少功？郝双提415、如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的且宽度相等均为 d，电场方向在纸平面内，而磁场方向垂直纸面向里，一带正电粒子从 O 点以速度 V0沿垂直电场方向进入电场，在电场力的作用下发生偏转，从 A 点离开电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的位移为电场宽度的一半，当粒子从 C 点穿出磁场时速度方向与进入电场 O 点时的速度方向一致， （带电粒子重力
12、不计）求：（1）粒子从 C 点穿出磁场时的速度 v；（2）电场强度 E 和磁感应强度 B 的比值 E/B;（3）粒子在电、磁场中运动的总时间。16、如图所示，将带电量 Q0.3C、质量 m=0.15 kg 的滑块放在小车的绝缘板的右端，小车的质量M=0.5 kg，滑块与绝缘板间动摩擦因数 =0.4，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在着磁感应强度 B=20 T 的水平方向的匀强磁场。开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长 L=1.25 m、摆球质量 m0.3 kg 的摆从水平位置由静止释放，摆到最低点时与小车相撞，如图所示，碰撞后摆球恰好静止， g= 10ms 2，求：（1）摆球与小车的碰撞过
13、程中系统损失的机械 能 E（2）碰撞后小车的最终速度17、如图所示，坐标空间中有场强为 E 的匀强电场和磁感应强度为 B 的匀强磁场， 轴为两种场的分量为 、电荷量为 的带电粒子从电场ymq中坐标位置(- ，0)处，以初速度 沿 轴正方向开始运动，且已知l0x(重力不计)试求：qEml20(1)带电粒子进入磁场时速度的大小；(2)若要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，磁场的宽度d 应满足的条件18、在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，有一倾角为 的足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向水平向外，电场强度为 E，方向竖直向上，有一质量为 带电荷量m为 的小滑块静止在斜面顶端时对斜面的正
14、压力恰好为零，如图所示。q(1)如果迅速把电场方向转为竖直向下，求小滑块能在斜面上连续滑行的最远距离 L 和所用时间 ；t(2)如果在距 A 端 L4 远处的 C 点放入一个相同质量但不带电的小物体，当滑块从 A 点由静止下滑到 C 点时两物体相碰并黏在一起求此黏合体在斜面上还能再滑行多长时间和距离56答案：1、BC 2、A 3、B 4、B 5、C 6、BD 7、AB 8、BD 9、C 10、AC11 . ( 14 分）11.（1）11.802（11.80111.803）郝 双提供(4 分）（2）A 2；(2 分） 如图示。( 各 4 分）12.（1）接通电源，释放纸带，然后关闭电源；(2 分
15、）a=(s 4s 1)+(s5s 2)+(s6s 3)/(36T2) (3 分） a=9.60m/s 2 (3 分 9.589.62 均正确)（2）将钩码换成大质量的重锤。(2 分）13、解：（1）人和滑板一起在空中做平抛运动，设初速度为 v0，飞行时间为 t，根据平抛运动规律有：h= gt2 (2 分） s=v 0t (2 分） 解得：v 0=s1 =5m/s(2 分）12 g2h（2）设滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力为 f，根据动能定理有：fs 2=0 mv2 (3 分） 解得 f= =60N (3 分）12 mv22s214、（1）设转盘匀速转动时绳子与竖直方向的夹角为 ，质点所处的
16、位置和受力情况如图所示，可得sin =0.6(2 分）D dl质点所受的合力提供向心力 Fn=mgtanm 2D (2 分） 代入数据解得 =0.86rad/s(2 分）(2 分）（2）质点上升的高度 h=l lcos2m (2 分）质点匀速转动时的线速度 v=D 郝双 提供(1 分）转盘从静止启动到转速稳定这一过程，绳子对质点做的功等于质点机械能的增加量W= mv2 mgh (2 分） 代入数据解得 W=3450J(2 分）1215、 （1）粒子在电场中偏转：在垂直电场方向 ，平行电场分量0v/v70/(12dvt分 ）（ 分 ） /0v得 （3 分）0v粒子在磁场中做匀速圆周运动，故穿出磁
17、场速度 02v（2）在电场中运动时 （1 分）/ 0qEdvtm得 （2 分）0mvEqd在磁场中运动如右图 运动方向改变 45，运动半径 R、（1 分） 又 （1 分）2sin45dR2mvqB（1 分）0mvBqd得 （2 分）0E（3）粒子在磁场中运动时间 （2 分） ， （2 分）04284Tmdt vqB0dtv运动总时间 t 总 t t （2 分）04dv16、 （1）由机械能守恒定律得： mgL= mv2 ， 1代入 L、 g 解得 v = 5m/s 。在 m 碰撞 M 的过程中，由动量守恒定律得：mv Mv1 = 0，代入 m、 M 解得 v1=1.5m/s E= mv2 Mv
18、12=1.31J（2）假设 m最终能与 M 一起运动，由动量守恒定律得：Mv1=（ M+m） v2代入 m、 M 解得 v2 = 0.9375m/s80m以 v2=0.83m/s 速度运动时受到的向上洛仑兹力 f = BQv2=5.625N m/g=3N所以 m在还未到 v2=0.9375m/s 时已与 M 分开了。由上面分析可知当 m的速度为v3=3/（0.320）=0.5m/s 时便与 M 分开了，根据动量守恒定律可得方程：Mv1 = Mv2/+m/v3 解得 v2/=1.2m/s17、(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，设运动的加速度为 a，由牛顿运动定律得: 设粒子出电场、入磁场时速度
19、的大aqE小为 ，此时在 轴方向的分速度为 ,粒子在电场中运动的yy时间为 t，则有： 解得： tytl00020y(2)设 的方向与 轴的夹角为 ，则有 cos = 得： =45粒子进入磁场后在洛伦兹y力作用下做圆周运动，如图所示，则有： qBmR由图中的几何关系可知，要使粒子穿越磁场区域，磁场的宽度应满足的条件为： d结合已知条件，解以上各式可得 .）（ cos1R qd021）（ 18、(1)由题意知 场强转为竖直向下时，由动能定理，有mgqE 21sinmLEmg）（即 2 当滑块刚离开斜面时有21singL co）（ qBq即 由解，得 L=qBco sinco2根据动量定理，有 cotsin2qBmgt(2)两不物体先后运动，设在 C 点处碰撞前滑块的速度为 ,则 21sin42mLg碰撞过程有 um当黏合体将要离开斜面时有 由动能定理，碰后两物体共同下滑的过程中，有 221sin3umco2qEgq）（9联立解，得 将 L 结果代入式得 .12sinco32Bqgm sin12co352Bqgms碰后两物体在斜面上还能滑行的时间可由动量定理求得 tsin2ut
