高考物理 電磁場的實際中的應用練習 新人教版

1、高考物理 電磁場的實際中的應用練習 新人教版帶電粒子在復合場中的運動問題是中電場磁場中的重點和難點問題，也實際中應用的知識源頭，所以要掌握好帶點粒子在實際中的應用，一般是這幾樣是比較常見的。abcov0【例1】 某帶電粒子從圖中速度選擇器左端由中點O以速度v0向右射去，從右端中心a下方的b點以速度v1射出；若增大磁感應強度B，該粒子將打到a點上方的c點，且有ac=ab，則該粒子帶_電；第二次射出時的速度為_。解：B增大后向上偏，說明洛倫茲力向上，所以為帶正電。由于洛倫茲力總不做功，所以兩次都是只有電場力做功，第一次為正功，第二次為負功，但功的絕對值相同?！纠?】 如圖所示，一個帶電粒子兩次以同

2、樣的垂直于場線的初速度v0分別穿越勻強電場區(qū)和勻強磁場區(qū)， 場區(qū)的寬度均為L偏轉角度均為，求EB解：分別利用帶電粒子的偏角公式。在電場中偏轉：，在磁場中偏轉：，由以上兩式可得?？梢宰C明：當偏轉角相同時，側移必然不同（電場中側移較大）；當側移相同時，偏轉角必然不同（磁場中偏轉角較大）。【習題反饋】1(2008學年越秀區(qū)高三摸底調研測試)如圖所示虛線所圍的區(qū)域內(為真空環(huán)境),存在電場強度為E的勻強電場和磁感強度為B的勻強磁場.已知從左方水平射入的電子,穿過這區(qū)域時未發(fā)生偏轉.設重力可忽略,則在這區(qū)域中的E和B的方向可能是（ ）E,BA、E和B都沿水平方向,并與電子運動方向相同B、E和B都沿水平方

3、向,并與電子運動方向相反 C、E豎直向上,B水平、垂直紙面向外D、E豎直向上,B水平、垂直紙面向里答案：ABC2（江蘇省連云港市2008屆高三第一次調研考試）如圖所示，有一帶電小球，從兩豎直的帶電平行板上方某高度處自由落下，兩板間勻強磁場方向垂直紙面向外，則小球通過電場、磁場空間時（ ） A可能做勻加速直線運動 B一定做曲線運動 C只有重力做功 D電場力對小球一定做正功答案：B【例】(2008年福州市第二輪高中畢業(yè)班質檢)由中國提供永磁體的阿爾法磁譜儀原理圖如圖所示，它曾由航天飛機攜帶升空，將來安裝在阿爾法國際航空站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物質。反物質由反粒子組成，反粒子的質量與正粒子

4、相同，帶電量與正粒子相等但電性符號相反，例如反質子是。假若使一束質子、反質子、粒子、反粒子組成的射線，通過進入勻強磁場B2而形成4條徑跡，如圖所示，則反粒子的徑跡為（ ）A1 B2 C3 D4答案：B 回旋加速器是高考考查的的重點內容之一，但很多同學往往對這類問題似是而非，認識不深，甚至束手無策、，因此在學習過程中，尤其是高三復習過程中應引起重視。（1）有關物理學史知識和回旋加速器的基本結構和原理1932年美國物理學家應用了帶電粒子在磁場中運動的特點發(fā)明了回旋加速器，其原理如圖所示。A0處帶正電的粒子源發(fā)出帶正電的粒子以速度v0垂直進入勻強磁場，在磁場中勻速轉動半個周期，到達A1時，在A1 A

5、1/處造成向上的電場，粒子被加速，速率由v0增加到v1，然后粒子以v1在磁場中勻速轉動半個周期，到達A2/時，在A2/ A2處造成向下的電場，粒子又一次被加速，速率由v1增加到v2，如此繼續(xù)下去，每當粒子經過A A/的交界面時都是它被加速，從而速度不斷地增加。帶電粒子在磁場中作勻速圓周運動的周期為，為達到不斷加速的目的，只要在A A/上加上周期也為T的交變電壓就可以了。即T電=實際應用中，回旋加速是用兩個D形金屬盒做外殼，兩個D形金屬盒分別充當交流電源的兩極，同時金屬盒對帶電粒子可起到靜電屏蔽作用，金屬盒可以屏蔽外界電場，盒內電場很弱，這樣才能保證粒子在盒內只受磁場力作用而做勻速圓周運動。（2

6、）帶電粒子在D形金屬盒內運動的軌道半徑是不等距分布的設粒子的質量為m，電荷量為q，兩D形金屬盒間的加速電壓為U，勻強磁場的磁感應強度為B，粒子第一次進入D形金屬盒，被電場加速1次，以后每次進入D形金屬盒都要被電場加速2次。粒子第n次進入D形金屬盒時，已經被加速（2n-1）次。由動能定理得（2n1）qU=Mvn2。 第n次進入D形金屬盒后，由牛頓第二定律得qvnB=m 由兩式得n=同理可得第n+1次進入D形金屬盒時的軌道半徑rn+1=所以帶電粒子在D形金屬盒內任意兩個相鄰的圓形軌道半徑之比為，可見帶電粒子在D形金屬盒內運動時，軌道是不等距分布的，越靠近D形金屬盒的邊緣，相鄰兩軌道的間距越小。（3

7、）帶電粒子在回旋加速器內運動，決定其最終能量的因素由于D形金屬盒的大小一定，所以不管粒子的大小及帶電量如何，粒子最終從加速器內設出時應具有相同的旋轉半徑。由牛頓第二定律得qvnB=m和動量大小存在定量關系 m vn= 由兩式得Ek n=可見，粒子獲得的能量與回旋加速器的直徑有關，直徑越大，粒子獲得的能量就越大?！纠?】一個回旋加速器，當外加電場的頻率一定時，可以把質子的速率加速到v，質子所能獲得的能量為E，則：這一回旋加速器能把粒子加速到多大的速度？這一回旋加速器能把粒子加速到多大的能量？這一回旋加速器加速粒子的磁感應強度跟加速質子的磁感應強度之比為？解：由qvnB=m得 vn=由周期公式T電

8、= 得知，在外加電場的頻率一定時，為定值，結合式得=v。由式Ek n=及為定值得，在題設條件下，粒子最終獲得動能與粒子質量成正比。所以粒子獲得的能量為4E。由周期公式T電= 得=21。（4）決定帶電粒子在回旋加速器內運動時間長短的因素帶電粒子在回旋加速器內運動時間長短，與帶電粒子做勻速圓周運動的周期有關，同時還與帶電粒在磁場中轉動的圈數有關。設帶電粒子在磁場中轉動的圈數為n ，加速電壓為U。因每加速一次粒子獲得能量為qU，每圈有兩次加速。結合Ek n=知，2nqU=，因此n=。所以帶電粒子在回旋加速器內運動時間t =nT=.=?！玖曨}反饋】B1(2008年南海區(qū)普通高中高考題例研究)回旋加速器

9、是用來加速帶電粒子的裝置，如圖所示.它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加速。兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場中做圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復被加速，直到達到最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出。如果用同一回旋加速器分別加速氚核（）和粒子（）比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動能的大小，有（ ）A.加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能也較大B.加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動能較小C.加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能也較小D.加速

10、氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動能較大答案：B2（2008年高考理科綜合試題預測卷）在磁感應強度為B的勻強磁場中,有一與磁場方向垂直長度為L金屬桿aO,已知ab=bc=cO=L/3,a、c與磁場中以O為圓心的同心圓金屬軌道始終接觸良好.一電容為C的電容器接在軌道上,如圖所示,當金屬桿在與磁場垂直的平面內以O為軸,以角速度順時針勻速轉動時（ ）A.Uac=2Uab ××××××××××××××××××

11、5;×××××××××××××××××××××××××××××××oabcdeB.Uac=2Ub0 C.電容器帶電量Q D.若在eO間連接一個理想電壓表,則電壓表示數為零答案：BC【習題反饋】1(常州市20072008學年度第二學期期中質量調研) 磁流體發(fā)電是一項新興技術，它可以把氣體的內

12、能直接轉化為電能，下圖是它的示意圖平行金屬板A、B之間有一個很強的勻強磁場，磁感應強度為B，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）垂直于B的方向噴入磁場，每個離子的速度為v，電荷量大小為q，A、B兩板間距為d，穩(wěn)定時下列說法中正確的是（ ）A圖中A板是電源的正極 B圖中B板是電源的正極C電源的電動勢為Bvd D電源的電動勢為Bvq答案：BC2（2008年蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市高三教學情況調查二）某制藥廠的污水處理站的管道中安裝了如圖所示的流量計，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應強度為B的勻強磁場，在前后兩個面的內側固

13、定有金屬板作為電極，當含有大量正負離子（其重力不計）的污水充滿管口從左向右流經該裝置時，利用電壓表所顯示的兩個電極間的電壓U，就可測出污水流量Q（單位時間內流出的污水體積）則下列說法正確的是（ ）A后表面的電勢一定高于前表面的電勢，與正負哪種離子多少無關B若污水中正負離子數相同，則前后表面的電勢差為零C流量Q越大，兩個電極間的電壓U越大D污水中離子數越多，兩個電極間的電壓U越大答案：AC電場與磁場的綜合應用（練習題）1(2008年湖北省八校高三第三次聯(lián)考）如圖所示，虛線上方有場強為E的勻強電場，方向豎直向下，虛線上下有磁感應強度相同的勻強磁場，方向垂直紙面向外，ab是一根長為l的絕緣細桿，沿電

14、場線放置在虛線上方的場中，b端在虛線上，將一套在桿上的帶正電的小球從a端由靜止釋放后，小球先作加速運動，后作勻速運動到達b端，已知小球與絕緣桿間的動摩擦系數=0.3，小球重力忽略不計，當小球脫離桿進入虛線下方后，運動軌跡是半圓，圓的半徑是l/3，求帶電小球從a到b運動過程中克服摩擦力所做的功與電場力所做功的比值。解析：小球在沿桿向下運動時，受力情況如圖，向左的洛侖茲力F，向右的彈力N，向下的電場力qE，向上的摩擦力f, F=Bqv,N=F=Bqv 當小球作勻速運動時， 小球在磁場中作勻速圓周運動時 又R= 小球從a運動到b過程中，由動能定理得 所以 2 (廣東省2009屆高三第一次六校聯(lián)考試卷

15、物理試卷)如圖所示，在真空中，半徑為b的虛線所圍的圓形區(qū)域內存在勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外在磁場右側有一對平行金屬板M和N，兩板間距離也為b，板長為2b，兩板的中心線O1O2與磁場區(qū)域的圓心O在同一直線上，兩板左端與O1也在同一直線上有一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子，以速率v0從圓周上的P點沿垂直于半徑OO1并指向圓心O的方向進人磁場，當從圓周上的O1點飛出磁場時，給M、N板加上如右邊圖所示電壓u最后粒子剛好以平行于N板的速度，從N板的邊緣飛出不計平行金屬板兩端的邊緣效應及粒子所受的重力(1)求磁場的磁感應強度B的大??；(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值；(3)若t=時，將該粒子從MN板右側沿板的中心線O2O1，仍以速率v0射人M、N之間，求粒子從磁場中射出的點到P點的距離解析：（1）粒子自P點進入磁場，從O1點水平飛出磁場，運動的半徑必為b，則 解