高三物理磁场测试题及答案(2)

18．（16分）如图19甲所示，在两平行金属板的中线OO

′某处放置一个粒子源，粒子沿

G

D

图18

H

高三物理磁场测试题及答案

OO′方向连续不断地放出速度 0 1.0 105m/s的带正电的粒子。在直线MN的右侧分布有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B=0.01 T，方向垂直纸面向里，MN与中线OO′垂直。两平行金属板间的电压U随时间变化的U—t图线如图19乙所示。已知带电粒子的荷质比

qm

1.0 10C/kg，粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽

8

略不计，若t 0.1s时刻粒子源放出的粒子恰能从平行金属板边缘离开电场（设在每个粒子通过电场区域的时间内，可以把板间的电场看作是恒定的）。求： （1）t 0.1s时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度大小和方向。 （2）从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间。

M

O

图19甲

图19乙

/

N

高三物理磁场测试题及答案

参 考 答 案

1.A 2.BC 3.C 4.A 5.BD 6.A 7.D 8.A 9.ABC 10.B 11.(1)

2 FA

(5分) (2)B (5分) 12.(1)BC (5分) (2)D (5分)

13.解：(1)设小球第一次到达最低点速度为v，则由动能定律可得：

mgL

12

mv (3分) Bqv mg m

2

v

2

L

(3分)

解得q=7.5×10-2C， 带负电. (3分)

(2)根据向心力公式得：F Bqv mg 2mg (3分) 解得F=0.06N (3分)

14.解：（1）在b1b2间接E1作为灯丝的加热电源，对于电源的极性没有要求；在ab2间接E2

作为加速电压，要求a接E2的正极；在C1C2间接E3作为速度选择器的偏转电压，要求C2接E3的正极。具体连线略。(4分)

（2）设电子经过E2加速以后获得的速度为v，则据动能定理可得：

eE2

12

mv （1） (4分)

2

调节E3使电子在P1P2间不发生偏转，电场力和洛仑兹力平衡，即：

eE3d

eBv （2） (4分)

2

由（1）、（2）式得：

em

E3

2E2Bd

(2分)

15．解：带电微粒在运动过程中受到重力mg、洛仑兹力F=Bqv和阻力f的作用。受力图如图20所示。 (4分)

根据平衡条件可得： (mg) f

v

mg

2

2

2

2

(Bqv) (4分)

2

图20

f

2

/(Bq) (4分)

高三物理磁场测试题及答案

方向与竖直方向成 arccos

fmg

(3分)

16解：(1)要使弹簧不伸长，则重力应与安培力平衡，所以安培力应向上，据左手定则可知电

流方向应向右，因mg=BLI，所以I=mg/BL=2.5A. (4分)

(2)因在金属中通入自左向右、大小为I1=0.2A的电流，金属棒下 降x1=1mm，由平衡条件得：mg=BLI+2kx1. (4分) 当电流反向时，由平衡条件得：mg=-BLI+2kx2. (4分) 解得：x2

mg BLImg BLI

x1 1.16cm (3分)

17．解：带电质点只要能进入第二磁场，就可满足要求。即带电质点至少能进入的第二个磁

场的速度为最小值。

d=R(1+cosθ) (4分) Bqv0 m

v0R

2

(4分) 所以v0

( )mqB

BqRm

Bqdm(1 cos )2( )m

qB

(4分)

因为t1 t2

2

T

，所以t 2t2

(4分)

18．解： （1）设板间距为d，t=0.1s时刻释放的粒子在板间做类平抛运动

在沿电场方向上

d2 qU2dm

t…………① (2分)

qUdm

t…………② (2分)

2

粒子离开电场时，沿电场方向的分速度vy 粒子离开电场时的速度 v

v0 vy

2

2

…………③ (2分) …………④ (2分)

粒子在电场中的偏角为

qUm

tan

y 0

5

由①②③④得

tan

qUmv

20

v

v0

2

1.4 10m/s

(1分)

1 45

(1分)

（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期 T

2 mqB

2 10

6

s (2分)

大不同时刻释放的粒子在电场中的偏角 不同，进入磁场后在磁场中运动的时间不同，

的磁场中的偏角大，运动时间长。

高三物理磁场测试题及答案

t 0 时刻释放的粒子，在电场中的偏角为0，在磁场中运动的时间最短

t1

T234

1 10

6

s (2分)

t 0.1s时刻释放的粒子，在电场中的偏角最大为45°，在磁场中的运动时间

t2

T 1.5 10

6

s (2分)