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1、
考前第6天 電場(chǎng)和磁場(chǎng)
考 點(diǎn) 提 煉
臨 考 必 做
1.如圖1所示,A和B均可視為點(diǎn)電荷,A固定在絕緣支架上,B通過絕緣輕質(zhì)細(xì)線連接在天花板上,由于二者之間庫侖力的作用,細(xì)線與水平方向成30°角。A、B均帶正電,電荷量分別為Q、q,A、B處于同一高度,二者之間的距離為L(zhǎng)。已知靜電力常量為k,重力加速度為g。則B的質(zhì)量為( )
圖1
A. B.
C. D.
解析 根據(jù)庫侖定律,A、B之間的庫侖力F庫=k,以B為研究對(duì)象,在水平方向F庫=FTcos 30°,在豎直方向mg=FTsin 30°,聯(lián)立可得m=,D正確。
答案 D
2.某物理興趣小組利用課
2、外活動(dòng)時(shí)間制作了一部溫控式電扇(室溫較高時(shí),電扇就會(huì)啟動(dòng)),其設(shè)計(jì)圖分為溫控開關(guān)、轉(zhuǎn)速開關(guān)及電動(dòng)機(jī)三部分,如圖2所示,其中溫控開關(guān)為甲、乙兩種金屬材料制成的雙金屬片。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言,電扇啟動(dòng)后,下列判斷正確的是( )
圖2
A.要使電扇轉(zhuǎn)速加大,滑片P應(yīng)向B移動(dòng)
B.面對(duì)電扇,電扇沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.面對(duì)電扇,電扇沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
D.電扇有時(shí)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),有時(shí)沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
解析 滑片P向B移動(dòng)時(shí),線圈中電流減小,電扇轉(zhuǎn)速減小。由左手定則可判斷線圈各邊所受安培力的方向,由此可知線圈沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
答案 B
3.(多選)如圖3所示,在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,OO′
3、是正方形abcd的對(duì)稱軸,且在兩電荷連線的中垂線上,則下列判斷正確的是( )
圖3
A.a點(diǎn)與b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同
B.a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差
C.帶負(fù)電的試探電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能
D.帶正電的試探電荷從O點(diǎn)沿OO′方向移到O′點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力總是做正功
解析 在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,根據(jù)電場(chǎng)線的分布可知,a、b兩點(diǎn)處電場(chǎng)線的切線方向不同,故a點(diǎn)與b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于a、b附近的電場(chǎng)線比c、d附近的電場(chǎng)線密,a、b附近的平均場(chǎng)強(qiáng)比c、d附近的大,故a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,選項(xiàng)B正確;將帶負(fù)電的試探電荷由
4、a點(diǎn)沿直線向b點(diǎn)移動(dòng),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,故選項(xiàng)C正確;帶正電的試探電荷從O點(diǎn)沿OO′方向移到O′點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力的方向總是與速度方向垂直,電場(chǎng)力不做功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
答案 BC
4.(多選)如圖4所示,帶箭頭的線段表示某一電場(chǎng)的電場(chǎng)線,在電場(chǎng)力作用下一帶電粒子(不計(jì)重力)經(jīng)過A點(diǎn)飛向B點(diǎn),徑跡如圖中虛線所示,則下列說法中正確的是( )
圖4
A.A、B兩點(diǎn)相比較,粒子在A點(diǎn)加速度較大
B.A、B兩點(diǎn)相比較,粒子在B點(diǎn)加速度較大
C.A、B兩點(diǎn)相比較,A點(diǎn)電勢(shì)較高
D.A、B兩點(diǎn)相比較,粒子在B點(diǎn)電勢(shì)能高
解析 A、B兩點(diǎn)相比較,由于A點(diǎn)的電場(chǎng)線密,則A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)
5、度大,粒子在A點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大,粒子在A點(diǎn)的加速度大,A正確,B錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,則A點(diǎn)的電勢(shì)高,C正確;根據(jù)粒子的徑跡可知粒子在A點(diǎn)所受的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)線方向相反,則電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功,粒子的電勢(shì)能增加,粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能高,D正確。
答案 ACD
5.(多選)(2017·湖南省七校期末聯(lián)考)如圖5是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖,在間距為d的平行金屬板A、C間,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(chǎng),兩金屬板通過導(dǎo)線與變阻器R相連,等離子體以速度v平行于兩金屬板垂直射入磁場(chǎng)。若要增大該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì),可采取的方法是( )
圖5
A.增大d B.增大B
C.增大R
6、 D.增大v
解析 根據(jù)平衡得,qvB=q,解得電動(dòng)勢(shì)E=Bdv,所以可以通過增大B、d、v來增大電動(dòng)勢(shì),故A、B、D正確,C錯(cuò)誤。
答案 ABD
6.如圖6為兩個(gè)不等量異種電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線,O點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),P點(diǎn)為連線中垂線上的一點(diǎn),下列判斷正確的是( )
圖6
A.P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)
B.P點(diǎn)電勢(shì)高于O點(diǎn)電勢(shì)
C.從負(fù)電荷向右到無限遠(yuǎn)電勢(shì)逐漸升高
D.從P到O移動(dòng)一正試探電荷其電勢(shì)能增加
解析 電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,根據(jù)圖象可知,P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng),故A錯(cuò)誤;沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,則P點(diǎn)電勢(shì)低于O點(diǎn)電勢(shì),故B錯(cuò)誤;由于所帶電荷不等量,由
7、圖分析可知正電荷所帶電荷量較大,那么從負(fù)電荷向右到無限遠(yuǎn)電勢(shì)是先增大再逐漸減小,故C錯(cuò)誤;從P到O電勢(shì)升高,移動(dòng)一正試探電荷其電勢(shì)能增加,故D正確。
答案 D
7.回旋加速器的核心部分是真空室中的兩個(gè)相距很近的D形金屬盒,把它們放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于盒面向下。連接好高頻交流電源后,兩盒間的窄縫中能形成勻強(qiáng)電場(chǎng),帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),每次通過兩盒間的窄縫時(shí)都能被加速,直到達(dá)到最大圓周半徑R時(shí)通過特殊裝置引出。如果用同一回旋加速器分別加速氚核(H)和α粒子(He),比較它們所需的高頻交流電源的周期和引出時(shí)的最大動(dòng)能,下列說法正確的是( )
圖7
A.加速氚核的交流電源的
8、周期較大;氚核獲得的最大動(dòng)能較大
B.加速氚核的交流電源的周期較小;氚核獲得的最大動(dòng)能較大
C.加速氚核的交流電源的周期較大;氚核獲得的最大動(dòng)能較小
D.加速氚核的交流電源的周期較?。浑昂双@得的最大動(dòng)能較小
解析 由于氚核的比荷小于α粒子的比荷,由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期公式T=,可知加速氚核的交流電源的周期較大。粒子通過回旋加速器獲得的最大速度v=,動(dòng)能Ek=mv2=,將氚核和α粒子的帶電荷量q和質(zhì)量m代入,比較可知α粒子獲得的動(dòng)能較大,選項(xiàng)C正確。
答案 C
8.(2017·云南一模)如圖8所示,直線MN上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),電子1從磁場(chǎng)邊界上的a點(diǎn)垂直MN和磁場(chǎng)
9、方向射入磁場(chǎng),經(jīng)t1時(shí)間從b點(diǎn)離開磁場(chǎng)。之后電子2也由a點(diǎn)沿圖示方向以相同速率垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),經(jīng)t2時(shí)間從a、b連線的中點(diǎn)c離開磁場(chǎng),則為( )
圖8
A. B.2
C. D.3
解析 電子在磁場(chǎng)中都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)題意畫出電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,如圖所示:電子1垂直射進(jìn)磁場(chǎng),從b點(diǎn)離開,則運(yùn)動(dòng)了半個(gè)圓周,ab即為直徑,c點(diǎn)為圓心,電子2以相同速率垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng),經(jīng)t2時(shí)間從a、b連線的中點(diǎn)c離開磁場(chǎng),根據(jù)半徑r=可知,電子1和2的半徑相等,根據(jù)幾何關(guān)系可知,△aOc為等邊三角形,則電子2轉(zhuǎn)過的圓心角為60°,所以電子1運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1==,電子2運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2==
10、,所以=3,故選D。
答案 D
9.(2017·江西宜川五校聯(lián)考)如圖9所示,坐標(biāo)平面第一象限內(nèi)存在大小為E=3×105 N/C、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),在第二象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量與電荷之比=4×10-10 kg/C的帶正電的粒子,以初速度v0= 2×107 m/s從x軸上的A點(diǎn)垂直x軸射入電場(chǎng),OA=0.15 m,不計(jì)粒子的重力。求:
圖9
(1)粒子經(jīng)過y軸時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離;
(2)若要使粒子不能進(jìn)入第三象限,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍(不考慮粒子第二次進(jìn)入電場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)情況)。
解析 (1)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,粒子經(jīng)過y軸時(shí)的位置與原點(diǎn)O的距離為y,則
sOA=at2,a=,F(xiàn)=Eq,y=v0t,
聯(lián)立解得a=7.5×1014 m/s2,t=2.0×10-8 s,y=0.4 m。
(2)粒子經(jīng)過y軸時(shí)在電場(chǎng)方向的分速度為
vx=at=1.5×107 m/s,
粒子經(jīng)過y軸時(shí)的速度大小為v==2.5×107 m/s,v與y軸正方向的夾角為θ,
tan θ== θ=37°,
如圖所示,設(shè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,要使粒子不進(jìn)入第三象限,則R+Rsin θ≤y,
qvB=m,
聯(lián)立解得B≥3.2×10-2 T。
答案 (1)0.4 m (2)B≥3.2×10-2 T
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