2020届高中物理实验班训练二十五（有答案）

1、2020届实验班物理提高训练二十四电磁学大题精选 1.如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g,求(1) 电场强度E的大小和方向；(2) 小球从A点抛出时初速度v0的大小;(3) A点到x轴的高度h.2. 如图所示，在矩形ABCD内对角线BD以上的区域存在

2、有平行于AD向下的匀强电场，对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场（图中未标出），矩形AD边长为L，AB边长为。一个质量为、电荷量为+q的带电粒子（不计重力）以初速度从A点沿AB方向进入电场，在对角线BD的中点P处进入磁场，并从DC边上的Q点垂直于DC离开磁场，试求：（1）电场强度的大小；（2）带电粒子经过P点时速度的大小和方向；（3）磁场的磁感应强度的大小和方向。3. 如图所示，在xOy平面的第一象限有一匀强电场，电场的方向平行于y轴向下；在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向外有一质量为m、带电荷量为q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场质

3、点到达x轴上A点时，速度方向与x轴的夹角为，A点与原点O的距离为d，接着，质点进入磁场，并垂直于OC飞离磁场不计重力影响若OC与x轴的夹角为，求：(1)粒子在磁场中运动速度的大小；(2)匀强电场的场强大小4. 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竖直向下，而磁场方向垂直于纸面向里，一带正电的粒子从O点以速度v0沿垂直电场方向进入电场，从A点出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上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，已知d、v0(带电粒子重力不计)，求：(1)粒子从C点穿出磁场时的

4、速度大小v；(2)电场强度E和磁感应强度B的比值E/B.5. 如图所示，在平面直角坐标系xOy内，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限以ON为直径的半圆形区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，从 y轴正半轴上yh处的M点，以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上x2h处的P点进入磁场，最后以垂直于y轴的方向射出磁场不计粒子重力求：(1)电场强度的大小E；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t.6.在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀速磁场，场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场，磁场方

5、向垂直于纸面向里。A是y轴上的一点，它到坐标原点O的距离为h；C是x轴上的一点，到O的距离为L。一质量为m，电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域，继而通过C点进入磁场区域，当再次进入电场时速度方向与y轴正方向成直角。不计重力作用。试求：（1）粒子经过C点速度的大小和方向；（2）磁感应强度的大小B。7. 如图所示，一带电微粒质量为m=2.010-11kg、电荷量q=+1.010-5C，从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角=30，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域.已知

6、偏转电场中金属板长L=20cm，两板间距d=17.3cm，重力忽略不计.求：带电微粒进入偏转电场时的速率v1；偏转电场中两金属板间的电压U2；为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？8. （2020枣庄一模）（17分）如图所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E1；下方有竖直向上的匀强电场，电场强度为E2，且。在x轴下方的虚线（虚线与茗轴成45角）右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。有一长为L的轻绳一端固定在第一象限内的O点，且可绕O点在竖直平面内转动；另一端拴有一质量为m的小球，小球带电量为+q。OO与x轴成45角，其长度也为L。先将小球放在O点

7、正上方，从绳恰好绷直处由静止释放，小球刚进人有磁场的区域时将绳子断开。试求： （1）绳子第一次刚拉直还没有开始绷紧时小球的速度大小； （2）小球刚进入有磁场的区域时的速度大小； （3）小球从进入有磁场的区域到第一次打在x轴上经过的时间。2020届实验班物理提高训练二十五答案1.【解析】本题考查平抛运动和带电小球在复合场中的运动。（1）小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡（恒力不能充当圆周运动的向心力），有 重力的方向竖直向下，电场力方向只能向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上。 （2）小球做匀速圆周运动，O为圆心，MN为弦长， ，如图所示。设半径为r，由几何关系

8、知 小球做匀速圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v，有 由速度的合成与分解知 由式得 （3）设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为 由匀变速直线运动规律 由式得 2.【解答】（1）带电粒子受电场力作用做类平抛运动，则 L= at2 （1分） L=v0t （1分）Eq=ma （1分）得 a= ，场强为 （2分）（2）在竖直方向上做匀变速运动，Y方向分速度为vy，则有2 a = vy2 得vy= = v0 （2分）到P点时速度为V= = v0 （1分）速度与水平方向的夹角满足 = （2分）得此时速度与水平方向的夹角为=arctan （1分）（3）BD与水平方

9、向的夹角满足 （1分）则 有vBD （1分）粒子在磁场中运动轨迹的圆心就在D点，则R= BD= L11（1分）由V= v0，qvB=m 12（2分）得 13（1分）方向垂直纸面向外 14（1分） 3. 答案：(1)质点在磁场中的轨迹为一圆弧。由于质点飞离磁场时，速度垂直于OC，故圆弧的圆心在OC上。依题意，质点轨迹与x轴的交点为A，过A点作与A点的速度方向垂直的直线，与OC交于O。由几何关系知，AO垂直于OC，O是圆弧的圆心。 设圆弧的半径为R，则有R=dsin?由洛化兹力公式和牛顿第二定律得 将式代入式，得 (2)质点在电场中的运动为类平抛运动。设质点射入电场的速度为v0，在电场中的加速度为

10、a，运动时间为t，则有v0vcos?vsin?atd=v0t联立得 设电场强度的大小为E，由牛顿第二定律得qEma联立得 4.解析：(1)粒子在电场中偏转时做类平抛运动，则垂直电场方向dv0t，平行电场方向d2vy2t得vyv0，到A点速度为v2v0在磁场中速度大小不变，所以从C点出磁场时速度大小仍为2v0(2)在电场中偏转时，出A点时速度与水平方向成45vyqEmtqEdmv0，并且vyv0得Emv02qd在磁场中做匀速圆周运动，如图所示由几何关系得R2d又qvBmv2R，且v2v0得Bmv0qd解得EBv0.5.解:粒子的运动轨迹如右图所示 （1）设粒子在电场中运动的时间为t1 x、y方向

11、 2h = v0t1 根据牛顿第二定律 Eq = ma 求出 （2）根据动能定理 设粒子进入磁场时速度为v，根据 求出 （3）粒子在电场中运动的时间 粒子在磁场中运动的周期 设粒子在磁场中运动的时间为t2 求出 6.（1）以a表示粒子在电场作用下的加速度，有qE=ma 1 加速度沿y轴负方向。设粒子从A点进入电场时的初速度为v0，由A点运动到C点经历的时间为t，则有 2 3由23式得 4设粒子从C点进入磁场时的速度为v，v垂直于x轴的分量 5由145式得 6设粒子经过C点时的速度方向与x轴夹角为 ，则有 7由457式得 8（2）粒子从C点进入磁场后在磁场中做速率为v的圆周运动。若圆周的半径为R

12、，则有 9设圆心为P，则PC必与过C点的速度垂直，且有 。用 表示 与y轴的夹角，由几何关系得 10 11由81011式解得 12由6912式得 。7、带电微粒经加速电场加速后速度为v，根据动能定理 =1.0104m/s 带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。在水平方向微粒做匀速直线运动水平方向： 带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2竖直方向： 由几何关系 得U2 =100V带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设微粒轨道半径为R，由几何关系知 设微粒进入磁场时的速度为v/ 由牛顿运动定律及运动学规律 得 ，B=0.1T若带电粒子不射出磁场，磁感应强度B至少为0.1T。8. （I）小球一开始受到的合力为 ，做匀加速直线运动。设绳子第一次刚拉直还没有开始绷紧时小球的速度大小为v。根据动能定理可得： （2分） 解得： （1分） （2）设绳子刚绷紧后小球速度大小为v2，则进入有磁场的区域时速度的大小为v3则：