2018年全国各地高考物理模拟试题《磁场》试题汇编(含答案解析) 下载本文

7.

【分析】(1)粒子从A到B做匀变速直线运动,重力和电场力的合力水平向右,根据平行四边形定则可以得到合力大小,再根据动能定理列式分析即可; (2)加磁场前,粒子沿着直线在B、C间做匀速直线运动,根据平衡条件列式;加上磁场后,粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律列式;结合几何关系得到竖直方向的侧移量,再根据功能关系得到电场力做功情况。 【解答】解:(1)粒子做匀变速直线运动,合力水平向右; 在竖直方向上,有:qEcosφ=mg, 水平方向上,有:联立解得:vb=

(2)未加磁场时,粒子在BC间做匀速直线运动,故:qE=mg, 加磁场后,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

设粒子在电场中偏转量为x,根据几何关系,有:R2=(2L)2+(R﹣x)2, 电场力做功:W=qEx,

根据功能关系可知,粒子的电势能的变化量为△E=﹣W, 由以上各式解得:△E=

答:(1)粒子经过 b 点时的速率为

(2)在这个过程中,粒子的电势能的变化量是

【点评】本题考查粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动,关键是正确的受力分析,建立运动模型,根据牛顿第二定律和功能关系列式分析。 8.

【分析】(1)由洛伦兹力液滴在x>0的区域内受竖直向下的重力和水平向右的电场力的作用。液滴在竖直方向上做自由落体运动,在水平方向上做匀减速运动,列出相应的运动学的方程即可;

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(2)提供向心力可以得到轨道半径,由轨道半径可得周期,由磁场的变化可以画出在第一段时间内粒子的运动轨迹,由运动轨迹的几何关系可得到粒子运动的时间。

(3)依据第(2)问得到的结果,可以得到在第二,第三和第四时间段内的运动轨迹,由图中几何关系,结合运动学的公式即可。

【解答】解:(1)在x>0的区域内,液滴在竖直方向上做自由落体运动。 由y=

,v=gt1,

解得:t1=0.4s,v=4m/s;

液滴在水平方向上做匀减速运动, 由x=

,qE1=ma,

解得:E1=1.875N/C;

(2)液滴进入x<0的区域后,由于qE2=mg,液滴做匀速圆周运动,运动轨迹如图1所示。

其做圆周运动的大、小圆半径分别为r1、r2,运动周期分别为T1、T2。 由

解得:r1=2m,r2=1m, 又T1=

,T2=

, s,

解得:T1=πs,T2=

液滴从P点到第二次穿过x轴经过的时间: t=

(3)情形一:若磁场消失时,液滴在x轴上方,如图1所示。

根据周期性可得,液滴穿过y轴时的坐标yn满足:

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解得: (n=1,2,3…)

情形二:若磁场消失时,液滴在x轴下方,如图 2 所示。

根据周期性可得,液滴穿过y

轴时的坐标

yn满足:

解得: (n=1,2,3…)

答:(1)液滴到达O点时速度大小v为4m/s,电场强度大小E1为1.875N/C。 (2)液滴从P开始运动到第二次经过x轴经历的时间t为(3)若磁场消失时,液滴在x轴上方,液滴穿过y轴时的位置2,3…);若磁场消失时,液滴在x轴下方,液滴穿过y轴时的位置(n=1,2,3…)。

(n=1,

【点评】本题重点是对磁场周期性的应用,磁场的周期性一定就会由粒子运动周期性的变化,故只要得到一个周期的运动轨迹,就可以重复画轨迹,直到得到想要的结果。本题由于粒子的运动轨迹比较复杂,故考查的难度相对较大。 9.

【分析】(1)由几何关系求得圆周运动半径,然后根据洛伦兹力做向心力求得速度;

(2)根据圆周运动规律求得电子离开矩形区域时的速度方向,然后根据电子在

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匀强电场中做匀变速运动,根据速度变化,由竖直位移求得电场强度。

【解答】解:(1)电子在匀强磁场中运动只受洛伦兹力作用,故电子做圆周运动,洛伦兹力做向心力,故有:

根据几何关系可得:电子轨道半径R=2L;故电子进入abcd区域时的速度

(2)根据电子在磁场中做圆周运动,由几何关系可得:电子在c点离开磁场时的速度方向与dc成60°角,斜线右下方;

电子在电场中运动只受电场力作用,电子进入电场的初速度和电场方向垂直,故电子在ab方向做匀速运动,在ad方向做初速度为零的匀加速运动;

由电阻从dc边射出时的运动方向恰好与从磁场射出时相同可得:电子的竖直分速度

根据电子在ad方向做初速度为零的匀加速运动,由匀变速运动规律可得:

所以,匀强电场的电场强度

; 。

答:(1)电子进入abcd区域时的速度为(2)匀强电场电场强度的大小为

【点评】带电粒子在磁场中运动,洛伦兹力做向心力,故常根据速度及磁感应强度求得半径,然后根据几何关系求得运动轨迹;或反过来由轨迹根据几何关系求解半径,进而求得速度、磁感应强度。 10.

【分析】(1)根据光电效应方程即可求出光电子飞出金属表面的最大速度。 (2)根据几何关系求出轨迹的半径,然后由洛仑兹力提供向心力求出磁感应强度的大小和方向;

(3)闭光源后,第2倍增极持续接收光电子的最长时间对应的是轨迹圆心角最大的情况:当速率最大时,圆轨迹与PQ相切时圆心角最大,由几何关系求出最

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