精品解析:广东省肇庆中学2024-2025学年高二上学期12月月考物理试题
2025-01-06
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-阶段检测 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 广东省 |
| 地区(市) | 肇庆市 |
| 地区(区县) | 端州区 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.29 MB |
| 发布时间 | 2025-01-06 |
| 更新时间 | 2026-02-25 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-01-06 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/49814319.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2024-2025高二上学期12月
物理限时训练
一、单选题(每小题4分,共28分)
1. 太阳风(含有大量高能质子与电子)射向地球时,地磁场改变了这些带电粒子的运动方向,从而使很多粒子到达不了地面。另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度为B=3.5×10−5T,方向由南指向北,假设太阳风中的一质子以速度v=2×105m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场,如图所示。已知质子电荷量为q=1.6×10-19C,此时该质子受到的洛伦兹力( )
A. 方向向北 B. 方向向南 C. 方向向东 D. 大小为11.2N
2. 如图所示,实线表示匀强电场的电场线,一带负电的粒子以某一速度射入匀强电场,只在电场力作用下从向运动,运动的轨迹如图中的虚线所示,若点电势为,点电势为,则( )
A. 场强方向无法确定 B. 场强方向一定向右
C. D.
3. 如图所示在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c ,各导线中的电流大小相同。其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向内。每根导线受到另外两根导线对它的安培力作用,则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是( )
A. 导线a所受合力方向水平向右 B. 导线c所受合力方向水平向右
C. 导线c所受合力方向水平向左 D. 导线b所受合力方向水平向左
4. 如图所示,带等量异种电荷的平行板之间,存在着垂直纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下,从静止开始自点沿曲线运动,到达点时速度为零,点是曲线的最低点,不计重力,以下说法正确的是( )
A. 这个粒子带负电荷
B. 点和点不在同一水平面上
C. 在点洛伦兹力大于电场力
D. 粒子达到点后将沿曲线返回点
5. 如图,便携式小风扇用可充电直流电源连接电动机驱动,电源电动势为E、内阻为,电动机内部电阻为,电动机正常工作时,两端电压为,回路电流为,则( )
A. 秒内电源的总功为
B. 电动机的电压
C. 电动机输出功率为
D. 电源效率为
6. 如图所示,三根相互平行的水平长直导线I、Ⅱ、Ⅲ,导线I、Ⅲ在同一水平高度,导线Ⅱ在导线I、Ⅲ的上方,P、Q、R为导线I、Ⅱ、Ⅲ上的三个点,三点连成的平面与导线垂直,且QR与PR相等并且互相垂直,O为PQ连线的中点。当直导线I和Ⅲ中通有大小相等方向相反的电流,导线Ⅱ中没通过电流,O点处的磁感应强度大小为;若直导线I和Ⅱ中通有大小相等方向相反的电流,导线Ⅲ中没通过电流,则O点处的磁感应强度大小为( )
A 0 B. C. D.
7. 如图所示,质量为的带电绝缘小球(可视为质点)用长为的绝缘细线悬挂于点,在悬点下方有匀强磁场。现把小球拉离平衡位置后从点由静止释放,则下列说法中正确的是( )
A. 小球从至和从至到达点时,速度大小不相等
B. 小球从至和从至到达点时,细线的拉力不相等
C. 小球从至和从至到达点时,加速度不相同
D. 小球从至和从至过程中,运动时间不一样
二、多选题(每小题6分,共18分)
8. 如图所示,某次雷雨天气,带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场,图中虚线为该电场的三条等差等势线,实线为某带电粒子从A运动到B的轨迹,A、B为运动轨迹上的两点。带电粒子的重力不计,避雷针带负电。则( )
A. 带电粒子带正电
B. 避雷针尖端附近电势较高
C. 带电粒子在A点加速度大于在B点的加速度
D. 带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
9. 如图所示,直角三角形ABC中存在一垂直纸面向里匀强磁场,比荷相同的两带电粒子沿AB方向从A点射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出,不计粒子重力。下列说法正确的是( )
A. 从P点射出的粒子速度小
B. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的周期大
C. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间长
D. 两粒子在磁场中运动的时间一样长
10. 如图所示,图甲为磁流体发电机原理示意图,图乙为质谱仪原理图,图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图,忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,将一束等离子体喷入磁场AB板间产生电势差,B板电势高
B. 图乙中,、、三种粒子经加速电场射入磁场,在磁场中的偏转半径最大
C. 图丙中,加速电压越大,粒子获得的能量越高。比回旋加速器更有优势
D. 图丁中,随着粒子速度的增大,交变电流的频率也应该增大,且最终速度与加速电压有关
三、实验题(共18分)
11. 某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和图乙所示,长度为________cm,直径为_______mm。
(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:
①将滑动变阻器R1的阻值置于最大处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
②将电阻箱R2阻值调至最_______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
(3)由此可知,圆柱体的电阻为________Ω。
12. 太阳能电池板在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的I − U特性。所用的器材包括:太阳能电池板,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的________(填“a”或“b”)。
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙所示的I − U图像。由图可知,当电压小于2.00 V时,太阳能电池板的电阻______(填“很大”或“很小”);当电压为2.80 V时,太阳能电池板的电阻为_______Ω。
(3)当有光照射时,太阳能电池板作为电源,其路端电压与总电流的关系如图丙所示,分析该曲线可知,该电池板作为电源时的电动势为_______V。若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路,在有光照射情况下,该电池板的效率是_______%。(以上结果均保留三位有效数字)
四、计算题(共36分)
13. 如图,M、N两金属圆筒是直线加速器的一部分,M与N的电势差为U;底面半径为L的圆柱体区域其内有竖直向上的匀强磁场。一质量为m,电量为+q的粒子,从圆筒M右侧静止释放,粒子在两筒间做匀加速直线运动,在N筒内做匀速直线运动。粒子自圆筒N出来后,正对着磁场区域的中心轴线垂直进入磁场区域,在磁场中偏转了60°后射出磁场区域,忽略粒子受到的重力。求:
(1)粒子进入磁场区域时的速率;
(2)磁感应强度的大小。
14. 有一平行板电容器,内部为真空,两个极板的间距为,极板长为,极板间有一匀强电场,为两极板间的电压,电子从极板左端的正中央以初速射入,其方向平行于极板,并打在极板边缘的点,如下图(甲)所示。电子的电荷量用表示,质量用表示,重力不计,回答下面问题(用字母表示结果)
(1)求电子打到点的动能;
(2)若极板间没有电场,只有垂直纸面匀强磁场,磁感应强度大小为,电子从极板左端的正中央以平行于极板的初速度射入,如下图(乙)所示,则电子的初速度如何取值,电子才能飞出极板?
15. 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,磁场的磁感应强度为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。
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2024-2025高二上学期12月
物理限时训练
一、单选题(每小题4分,共28分)
1. 太阳风(含有大量高能质子与电子)射向地球时,地磁场改变了这些带电粒子的运动方向,从而使很多粒子到达不了地面。另一小部分粒子则可能会在两极汇聚从而形成炫丽的极光。赤道上空P处的磁感应强度为B=3.5×10−5T,方向由南指向北,假设太阳风中的一质子以速度v=2×105m/s竖直向下运动穿过P处的地磁场,如图所示。已知质子电荷量为q=1.6×10-19C,此时该质子受到的洛伦兹力( )
A. 方向向北 B. 方向向南 C. 方向向东 D. 大小为11.2N
【答案】C
【解析】
【详解】根据左手定则,结合题图可判断知此时该质子受到的洛伦兹力方向向东。
故选C。
2. 如图所示,实线表示匀强电场的电场线,一带负电的粒子以某一速度射入匀强电场,只在电场力作用下从向运动,运动的轨迹如图中的虚线所示,若点电势为,点电势为,则( )
A. 场强方向无法确定 B. 场强方向一定向右
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据轨迹弯曲知,带负电的粒子所受的电场力水平向右,则场强方向一定水平向左;根据沿电场方向电势降低,结合等势面与电场方向垂直,可知点电势低于点电势,即。
故选C。
3. 如图所示在绝缘水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c ,各导线中的电流大小相同。其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向内。每根导线受到另外两根导线对它的安培力作用,则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是( )
A. 导线a所受合力方向水平向右 B. 导线c所受合力方向水平向右
C. 导线c所受合力方向水平向左 D. 导线b所受合力方向水平向左
【答案】B
【解析】
【详解】A.由同向电流相互吸引,反向电流相互排斥,可知导线a、c为引力,a、b间为斥力,b、c间为斥力,以a为研究对象,受向右的引力,向左的斥力,由题意可知,则导线a所受合力方向水平向左,故A错误;
BC.以c为研究对象,受向左的引力,向右的斥力,由题意可知,导线c所受合力方向水平向右,故B正确,C错误;
D.导线b受a、c对其引力,大小相等方向相反,则导线b所受合力为零,故D错误。
故选B。
4. 如图所示,带等量异种电荷的平行板之间,存在着垂直纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下,从静止开始自点沿曲线运动,到达点时速度为零,点是曲线的最低点,不计重力,以下说法正确的是( )
A. 这个粒子带负电荷
B. 点和点不在同一水平面上
C. 在点洛伦兹力大于电场力
D. 粒子达到点后将沿曲线返回点
【答案】C
【解析】
【详解】A.带电粒子在点释放后,向下运动,可知受到的电场力向下,与场强方向相同,则这个粒子带正电荷,故A错误;
B.由于洛伦兹力总是不做功,粒子在点和点的速度均为0,根据动能定理可知,粒子从点到点,电场力做功为0,则点电势等于点电势,点和点在同一水平面上,故B错误;
C.在点粒子受到的电场力向下,洛伦兹力向上,根据轨迹弯曲程度可知合力向上,则在点洛伦兹力大于电场力,故C正确;
D.粒子达到点后将继续向右重复点到点的运动,不会沿曲线返回点,故D错误。
故选C。
5. 如图,便携式小风扇用可充电直流电源连接电动机驱动,电源电动势为E、内阻为,电动机内部电阻为,电动机正常工作时,两端电压为,回路电流为,则( )
A. 秒内电源的总功为
B. 电动机的电压
C. 电动机输出功率为
D. 电源效率为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于电动机正常工作时,回路不是纯电阻电路,秒内电源的总功为
故A错误;
B.电动机正常工作时,电动机不是纯电阻元件,所以电动机的电压,故B错误;
C.电动机正常工作时,电动机输出功率为
故C错误;
D.电源效率为
故D正确。
故选D。
6. 如图所示,三根相互平行的水平长直导线I、Ⅱ、Ⅲ,导线I、Ⅲ在同一水平高度,导线Ⅱ在导线I、Ⅲ的上方,P、Q、R为导线I、Ⅱ、Ⅲ上的三个点,三点连成的平面与导线垂直,且QR与PR相等并且互相垂直,O为PQ连线的中点。当直导线I和Ⅲ中通有大小相等方向相反的电流,导线Ⅱ中没通过电流,O点处的磁感应强度大小为;若直导线I和Ⅱ中通有大小相等方向相反的电流,导线Ⅲ中没通过电流,则O点处的磁感应强度大小为( )
A. 0 B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意可知,P、Q、R到O点距离均相等,当直导线I和Ⅲ中通有大小相等方向相反的电流,导线Ⅱ中没通过电流,O点处的磁感应强度大小为,设每根导线在O点处的磁感应强度大小为,则有
若直导线I和Ⅱ中通有大小相等方向相反的电流,导线Ⅲ中没通过电流,则O点处的磁感应强度大小为
联立可得
故选B。
7. 如图所示,质量为的带电绝缘小球(可视为质点)用长为的绝缘细线悬挂于点,在悬点下方有匀强磁场。现把小球拉离平衡位置后从点由静止释放,则下列说法中正确的是( )
A. 小球从至和从至到达点时,速度大小不相等
B. 小球从至和从至到达点时,细线的拉力不相等
C. 小球从至和从至到达点时,加速度不相同
D. 小球从至和从至过程中,运动时间不一样
【答案】B
【解析】
【详解】A.小球进入磁场后受到洛伦兹力作用,方向与速度方向垂直,洛伦兹力对小球不做功,只有重力做功机械能守恒,所以小球从A至C和从D至C到达C点时,速度大小相等,故A错误;
B.受力分析可得到达C点时绳子的拉力、小球的重力和洛伦兹力的合力提供向心力,由于从A至C和从D至C时小球在磁场中的速度方向不同,可知受到的洛伦兹力方向不同,所以此时细线的拉力大小不同,B正确;
C.到达C点时加速度为
方向都由C指向O,可得加速度相同;故C错误;
D小球从A至C和从D至C过程中,任一时刻减少重力势能都转化为动能,可得运动快慢一样,即小球从至和从至过程中运动时间一样,故D错误。
故选B。
二、多选题(每小题6分,共18分)
8. 如图所示,某次雷雨天气,带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场,图中虚线为该电场的三条等差等势线,实线为某带电粒子从A运动到B的轨迹,A、B为运动轨迹上的两点。带电粒子的重力不计,避雷针带负电。则( )
A. 带电粒子带正电
B. 避雷针尖端附近电势较高
C. 带电粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
D. 带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由图可知带电粒子的运动轨迹偏向避雷针,带电粒子与避雷针之间是引力,所以带电粒子带正电,故A正确;
B.避雷针带负电,则避雷针附近电势较低,故B错误;
C.等差等势面越密的地方电场强度越大,由图可知B处的电场强度大于A处的电场强度,根据牛顿第二定律有
可知带电粒子在A点的加速度小于在B点的加速度,故C错误;
D.带电粒子从A运动到B,电场力的方向与位移方向夹角为锐角,电场力做正功,电势能减小,所以带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能,故D正确。
故选AD。
9. 如图所示,直角三角形ABC中存在一垂直纸面向里的匀强磁场,比荷相同的两带电粒子沿AB方向从A点射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出,不计粒子重力。下列说法正确的是( )
A. 从P点射出的粒子速度小
B. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的周期大
C. 从Q点射出的粒子在磁场中运动的时间长
D. 两粒子在磁场中运动的时间一样长
【答案】AD
【解析】
【详解】A.两带电粒子在磁场中运动轨迹如图所示。
由洛伦兹力提供向心力可得
可得
由于经过P点的轨道半径较小,且两带电粒子的比荷相同,则从P点射出的粒子速度小,故A正确;
BCD.根据
,
可知粒子在磁场中运动的周期为
可知两粒子在磁场中运动的周期相等,由图中几何关系可知,两粒子在磁场中运动轨迹对应的圆心角相等,则两粒子在磁场中运动的时间相等,故BC错误,D正确。
故选AD。
10. 如图所示,图甲为磁流体发电机原理示意图,图乙为质谱仪原理图,图丙和图丁分别为多级直线加速器和回旋加速器的原理示意图,忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间,下列说法正确的是( )
A. 图甲中,将一束等离子体喷入磁场AB板间产生电势差,B板电势高
B. 图乙中,、、三种粒子经加速电场射入磁场,在磁场中的偏转半径最大
C. 图丙中,加速电压越大,粒子获得的能量越高。比回旋加速器更有优势
D. 图丁中,随着粒子速度的增大,交变电流的频率也应该增大,且最终速度与加速电压有关
【答案】AB
【解析】
【详解】A.将一束等离子体喷入磁场,由左手定则可知,正离子向下偏转,负离子向上偏转,A、B两板会产生电势差,且B板电势高,故A正确;
B.质谱仪中,粒子经电场加速有
在磁场中运动时,由洛伦兹力提供向心力可得
联立解得
由此可知在磁场中偏转半径最大的是比荷()最小的粒子,、、三种粒子电荷量相同,质量最大,所以在磁场中的偏转半径最大,故B正确;
C.粒子通过多级直线加速器加速,加速电压越大,粒子获得的能量越高,但要产生这种高压所需的技术要求很高,同时加速装置的长度也要很长,故多级直线加速器不一定比回旋加速器更有优势,故C错误;
D.粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力可得
则粒子在磁场中做圆周运动的周期为
可知随着粒子速度的增大,粒子在磁场中的运动周期不变,则交变电流的周期不变,频率不变;当粒子的轨道半径等于D形盒半径时,粒子的速度最大,则有
可得
可知最终速度与加速电压无关,故D错误。
故选AB。
三、实验题(共18分)
11. 某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和图乙所示,长度为________cm,直径为_______mm。
(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:
①将滑动变阻器R1的阻值置于最大处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
②将电阻箱R2的阻值调至最_______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
(3)由此可知,圆柱体的电阻为________Ω。
【答案】(1) ①. 5.03 ②. 5.313-5.315
(2)大 (3)1280
【解析】
【小问1详解】
[1] 图甲是10分度的卡尺,其精确度为0.1mm,主尺读数为
5cm=50mm
游标上第3个刻度与主尺某一刻度对齐,读数为
3×0.1mm=0.3mm
故长度为
L=50mm+0.3mm=50.3mm=5.03cm
[2]螺旋测微器:固定刻度为5mm,可动刻度为
31.5×0.01mm=0.315mm
故直径为
D=5 mm +0.315mm=5.315mm
【小问2详解】
为保证将S2拨向接点2进行实验时电路的安全,故将电阻箱R2的阻值调至最大。
【小问3详解】
由上可知,两种情况电路中电流相等,则总电阻相等,保持R1不变,则圆柱体的电阻等于此时电阻箱的电阻,所以圆柱体的电阻为1280Ω。
12. 太阳能电池板在有光照时,可以将光能转化为电能,在没有光照时,可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的I − U特性。所用的器材包括:太阳能电池板,电源E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的________(填“a”或“b”)。
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙所示的I − U图像。由图可知,当电压小于2.00 V时,太阳能电池板的电阻______(填“很大”或“很小”);当电压为2.80 V时,太阳能电池板的电阻为_______Ω。
(3)当有光照射时,太阳能电池板作为电源,其路端电压与总电流的关系如图丙所示,分析该曲线可知,该电池板作为电源时的电动势为_______V。若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路,在有光照射情况下,该电池板的效率是_______%。(以上结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)a (2) ①. 很大 ②. 1.0 × 103
(3) ①. 2.80 ②. 64.3
【解析】
小问1详解】
测绘伏安特性曲线,电压与电流需从零开始测起,滑动变阻器应采用分压式接法,实验电路应选用图甲中的a。
【小问2详解】
[1]电压小于2.00 V时,由图可读出电流很小,由,可得
则太阳能电池的电阻很大;
[2]由题图可知当电压为2.80 V时,其电流为2.80 mA,所以太阳能电池板的电阻为
【小问3详解】
[1]电源的路端电压与电流的图像,其图像与纵轴的截距为电源的电动势,所以由题图可知该电池板作为电源时的电动势为2.80 V。
[2]把它与阻值为1 kΩ电阻连接构成一个闭合电路,在U − I图中做出对应电阻的伏安特性曲线,如图所示
图像的交点为电源的工作点,由图可知电源的工作电压为1.80 V,该电池板的效率是
解得
四、计算题(共36分)
13. 如图,M、N两金属圆筒是直线加速器的一部分,M与N的电势差为U;底面半径为L的圆柱体区域其内有竖直向上的匀强磁场。一质量为m,电量为+q的粒子,从圆筒M右侧静止释放,粒子在两筒间做匀加速直线运动,在N筒内做匀速直线运动。粒子自圆筒N出来后,正对着磁场区域的中心轴线垂直进入磁场区域,在磁场中偏转了60°后射出磁场区域,忽略粒子受到的重力。求:
(1)粒子进入磁场区域时的速率;
(2)磁感应强度的大小。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)粒子在电场中加速,有动能定理可知
解得
(2)根据题意以及“径向进,径向出”的规律,轨迹如图所示
分析可得在磁场中运动的轨道半径
在磁场中运动时洛伦兹力提供了向心力
解得
14. 有一平行板电容器,内部为真空,两个极板的间距为,极板长为,极板间有一匀强电场,为两极板间的电压,电子从极板左端的正中央以初速射入,其方向平行于极板,并打在极板边缘的点,如下图(甲)所示。电子的电荷量用表示,质量用表示,重力不计,回答下面问题(用字母表示结果)
(1)求电子打到点的动能;
(2)若极板间没有电场,只有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为,电子从极板左端的正中央以平行于极板的初速度射入,如下图(乙)所示,则电子的初速度如何取值,电子才能飞出极板?
【答案】(1)
(2)或
【解析】
【小问1详解】
电子发生偏转的过程,根据动能定理可得
解得电子打到D点的动能为
【小问2详解】
当电子在磁场中做匀速圆周运动时,有两种情况:
①电子做半圆周运动,恰好从极板左边缘飞出,其半径为
由洛伦兹力作为向心力可得
解得
②电子恰好从极板右边缘飞出,由几何关系可得
由洛伦兹力作为向心力可得
联立解得
故要使电子飞出极板,初速度应满足
或
15. 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,磁场的磁感应强度为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。
【答案】(1),电场强度方向竖直向上;(2);(3)
【解析】
【详解】(1)重力与电场力平衡,可得
解得
方向竖直向上;
(2)因为圆周运动的半径可由
可得
洛伦兹力提供向心力可得
解得
M点的速度为
又因为
所以
(3)由动能定理可得
解得
或
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