内容正文:
湖北省黄冈中学2027届高二上物理平行班标准考(磁场)
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 关于磁感线的概念和性质,以下说法中正确的是( )
A. 磁感线上各点的切线方向就是小磁针静止时北极的指向
B. 磁场中任意两条磁感线有可能相交
C. 铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是实际存在的磁感线
D. 磁感线总是从磁体的极发出终止于磁体的极
2. 已知通电长直导线在周围空间某点产生的磁感应强度大小为,为常量,为电流,为该点到导线的距离。电流大小相同的三根长直导线垂直于纸面放置于等边三角形的三个顶点、、上,点是点关于bd连线的对称点,已知导线在点产生的磁感应强度大小为,则三根导线在点处产生的合磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
3. 磁电式电流表的构造如图甲所示,在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈,转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图乙所示。当电流通过线圈时,线圈在安培力的作用下转动,螺旋弹簧被扭动,线圈停止转动时满足NBIS=kθ,式中N为线圈的匝数,S为线圈的面积,I为通过线圈的电流,B为磁感应强度,θ为线圈(指针)偏角,k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象,由题中的信息可知( )
A. 线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大
B. 若线圈中通以如图乙所示的电流时,线圈将沿逆时针方向转动
C. 线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比
D. 电流表的灵敏度定义为,更换k值更大的螺旋弹簧,可以增大电流表的灵敏度
4. 如图所示,一正五边形金属线框,边长为L,线框平面处在磁感应强度为B、垂直于纸面向外的匀强磁场中。线框粗细均匀,每边电阻均为R,将a、b两点接在电压为U的恒压电源上,则五边形金属线框受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示,放置在水平面上的条形磁铁上方,以O点所在竖直线为轴可以水平自由旋转的轻弹簧悬挂了一直导体棒,某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流(作为计时起点)。磁铁始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 在计时起点时,a端向里转动,b向外转动
B. 从计时起点开始转过90°时,条形磁铁受到地面的支持力不变
C. 从计时起点开始转过90°时,弹簧的弹力变大
D. 从计时起点开始转过90°时,弹簧可能被压缩
6. 如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过点,在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则为( )
A. B. C. D.
7. 如图,足够长的绝缘竖直杆处于正交的匀强电磁场中,电场方向水平向左、场强大小为E,磁场方向水平向里,磁感应强度大小为B。一质量为m,电荷量为-q(q>0)的小圆环套在杆上(环内径略大于杆的直径)无初速下滑。若重力加速度大小为g,圆环与杆之间的动摩擦因数为(qE<mg),圆环电荷量不变,则能反映圆环下滑过程中速度v随时间t变化关系的图象是( )
A. B.
C. D.
二、多选题:本大题共3小题,共12分。
8. 两个带正电的粒子,以相同大小的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,已知它们的质量之比为m甲:m乙=2:1、电荷量之比为q甲:q乙=1:3.不计粒子重力和粒子之间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 粒子做圆周运动的轨道半径之比为R甲:R乙=1:6
B. 粒子做圆周运动的周期之比为T甲:T乙=6:1
C. 粒子做圆周运动的角速度之比为:=3:2
D. 粒子做圆周运动的加速度之比为a甲:a乙=1:6
9. 关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,要想粒子获得的最大动能增大,可增加电压U
B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图,可以判断出B极板是发电机的正极,A极板是发电机的负极
C. 图丙是速度选择器的示意图,带电粒子(不计重力)能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq=qvB,即
D. 图丁是质谱仪的结构示意图,粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3,说明粒子的比荷越小
10. 如图所示, 左右边界分别为PP'、QQ'的匀强磁场的宽度为d, 磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的粒子,沿图示方向以速度垂直射入磁场。欲使粒子不能从边界QQ'射出, 粒子入射速度的最大值可能是( )
A. B. C. D.
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
11. 如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)在不放小球时,小球从斜槽某处由静止开始滚下,的落点在图中的___________点,把小球放在斜槽末端边缘处,小球从斜槽相同位置处由静止开始落下,使它们发生碰撞,碰后小球的落点在图中的___________点。
(2)用天平测量两个小球的质量、,实验中分别找到碰前和、相碰后平均落地点的位置,测量平抛水平射程、、。
①则动量守恒的表达式可表示为___________(用测量的量表示);
②若碰撞过程中,机械能守恒,不计空气阻力,则下列表达式中表示机械能守恒的是___________。
A.
B.
C.
D.
12. 多倍率欧姆表的内部示意图如图甲所示,该表有“”、“”两个倍率。已知电源电动势,表头允许通过的电流最大值μA,内阻。现用该表测量一个阻值约为的定值电阻。
(1)图甲中表笔为__________选填“红表笔”或“黑表笔”,要测量,开关应与__________选填“d”或“”相连,测量时指针位置如图乙所示,欧姆表的读数为__________。
(2)若与相连,图乙中欧姆表盘的中间示数为“”,则图甲中__________结果保留三位有效数字。
(3)欧姆表电源经久末换,测量后发现其电动势小于,其内阻变大,在正确的操作下,的测量值相较于真实值__________选填“偏大”、“偏小”或“不变”。
四、计算题:本大题共3小题,共42分。
13. 电子质量为m、电荷量为q,以速度v0与x轴成角射入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后落在x轴上的P点,如图所示,求:
(1)电子运动轨道的半径R;
(2)OP的长度;
(3)电子从由O点射入到落在P点所需的时间t。
14. 如图,边长为L的正方形abcd区域及矩形cdef区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与ab边平行的匀强电场,ef右边有一直径为L且与ef相切的圆形区域,切点为ef的中点,该圆形区域与cdef区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动,经cd边的中点进入cdef区域,并沿直线水平匀速通过该区域后进入圆形区域。所有区域均在纸面内,粒子始终在该纸面内运动,不计粒子重力。求:
(1)粒子在cdef区域匀速运动的速度v;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子在圆形区域运动的时间t。
15. 如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系,其第一象限内存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度的方向水平向右,磁感应强度的方向垂直于纸面向里。一带电荷量为、质量为的微粒从原点出发沿与轴正方向的夹角为的初速度进入复合场中,正好做直线运动,当微粒运动到时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),微粒继续运动一段时间后,正好垂直于轴穿出复合场。不计一切阻力,求:
(1)电场强度的大小;
(2)磁感应强度的大小;
(3)微粒在复合场中的运动时间。
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湖北省黄冈中学2027届高二上物理平行班标准考(磁场)
一、单选题:本大题共7小题,共28分。
1. 关于磁感线的概念和性质,以下说法中正确的是( )
A. 磁感线上各点的切线方向就是小磁针静止时北极的指向
B. 磁场中任意两条磁感线有可能相交
C. 铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是实际存在的磁感线
D. 磁感线总是从磁体的极发出终止于磁体的极
【答案】A
【解析】
【详解】A.据磁感线的物理意义可知:磁感线上各点的切线方向就是该点的磁感应强度方向,与小磁针静止时北极的指向相同。故A正确;
B.磁场中任意两条磁感线不可能相交。如相交,则交点处有两个方向,这是不可能的。故B错误;
C.铁屑可模拟磁感线,但磁感线是形象地描述磁场而引入的曲线,是假想的曲线,并不是真实存在的,故C错误;
D.在磁铁的外部,磁感线是从磁体的N极出发指向磁体的极,在磁铁的内部,磁感线总是从磁体的极出发指向磁体的N极。故D错误。
故选A。
2. 已知通电长直导线在周围空间某点产生的磁感应强度大小为,为常量,为电流,为该点到导线的距离。电流大小相同的三根长直导线垂直于纸面放置于等边三角形的三个顶点、、上,点是点关于bd连线的对称点,已知导线在点产生的磁感应强度大小为,则三根导线在点处产生的合磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】设、两点间距为,则、两点间距为,点处导线在点产生的磁感应强度为,根据
可知点和点处导线在点产生的磁感应强度大小都为,根据右手螺旋定则,两者夹角为60°,对两者矢量合成如图所示
根据几何关系,可得点和点处的导线在点产生的磁感应强度的矢量和大小为,与点处的导线在点产生的磁感应强度方向相反,所以三根导线在点处产生的磁感应强度大小为。
故选B。
3. 磁电式电流表的构造如图甲所示,在蹄形磁铁的两极间有一个可以绕轴转动的线圈,转轴上装有螺旋弹簧和指针。蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布,如图乙所示。当电流通过线圈时,线圈在安培力的作用下转动,螺旋弹簧被扭动,线圈停止转动时满足NBIS=kθ,式中N为线圈的匝数,S为线圈的面积,I为通过线圈的电流,B为磁感应强度,θ为线圈(指针)偏角,k是与螺旋弹簧有关的常量。不考虑电磁感应现象,由题中的信息可知( )
A. 线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大
B. 若线圈中通以如图乙所示的电流时,线圈将沿逆时针方向转动
C. 线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比
D. 电流表的灵敏度定义为,更换k值更大的螺旋弹簧,可以增大电流表的灵敏度
【答案】C
【解析】
【详解】A.磁场是均匀地辐射分布,线圈转过过程中各个位置的磁感应强度大小不变,故受到的安培力大小不变,故A错误;
B.若线圈中通以如图乙所示的电流时,根据左手定则,左侧安培力向上,右侧安培力向下,线圈将沿顺时针方向转动,故B错误;
C.根据题意线圈停止转动时满足
NBIS=kθ
解得
可知线圈(指针)偏角θ与通过线圈的电流I成正比,故C正确;
D.电流表的灵敏度定义为,根据题意
NBIS=kθ
解得
可知更换k值更大的螺旋弹簧,电流表的灵敏度减小了,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,一正五边形金属线框,边长为L,线框平面处在磁感应强度为B、垂直于纸面向外的匀强磁场中。线框粗细均匀,每边电阻均为R,将a、b两点接在电压为U的恒压电源上,则五边形金属线框受到的安培力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】ab边的电流
所受的安培力
bcdea边的电流
所受的安培力
五边形金属线框受到的安培力大小为
故选C。
5. 如图所示,放置在水平面上的条形磁铁上方,以O点所在竖直线为轴可以水平自由旋转的轻弹簧悬挂了一直导体棒,某一时刻给该导线通以由a向b方向的电流(作为计时起点)。磁铁始终保持静止,下列说法正确的是( )
A. 在计时起点时,a端向里转动,b向外转动
B. 从计时起点开始转过90°时,条形磁铁受到地面的支持力不变
C. 从计时起点开始转过90°时,弹簧的弹力变大
D. 从计时起点开始转过90°时,弹簧可能被压缩
【答案】C
【解析】
【详解】A.在计时起点时,导体棒左端处于斜向右上方的磁场中,右侧处于右下方的磁场中,则由左手定则,a端受安培力向外,b端受安培力向里,则a端向外转动,b向里转动,选项A错误;
BCD.从计时起点开始转过90°时,a端在外,b端在里,此时导体棒受安培力竖直向下,由牛顿第三定律,条形磁体受向上的磁场力,条形磁铁受到地面的支持力减小,弹簧的弹力变大,弹簧被拉长,选项BD错误,C正确。
故选C。
6. 如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过点,在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设圆形区域磁场的半径为,当速度大小为时,从点入射的粒子射出磁场时与磁场边界的最远交点为,如图
由题意知
由几何关系得轨迹圆半径为
从点入射的粒子射出磁场时与磁场边界的最远交点为,如图
由题意知
由几何关系得轨迹圆的半径为
洛伦兹力充当向心力,即
解得
故速度与半径成正比,因此,故选D。
7. 如图,足够长的绝缘竖直杆处于正交的匀强电磁场中,电场方向水平向左、场强大小为E,磁场方向水平向里,磁感应强度大小为B。一质量为m,电荷量为-q(q>0)的小圆环套在杆上(环内径略大于杆的直径)无初速下滑。若重力加速度大小为g,圆环与杆之间的动摩擦因数为(qE<mg),圆环电荷量不变,则能反映圆环下滑过程中速度v随时间t变化关系的图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】速度较小时,对圆环受力分析有
随着速度增大,加速度逐渐增大,当
加速度为重力加速度,之后,洛伦兹力大于电场力,有
随着速度增大,加速度逐渐减小,速度增大,直到加速度为零时,速度最大,最终做匀速运动。
故选D。
二、多选题:本大题共3小题,共12分。
8. 两个带正电的粒子,以相同大小的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,已知它们的质量之比为m甲:m乙=2:1、电荷量之比为q甲:q乙=1:3.不计粒子重力和粒子之间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 粒子做圆周运动的轨道半径之比为R甲:R乙=1:6
B. 粒子做圆周运动的周期之比为T甲:T乙=6:1
C. 粒子做圆周运动的角速度之比为:=3:2
D. 粒子做圆周运动的加速度之比为a甲:a乙=1:6
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】A.由于带电粒子均做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力可得
推出
又因为两者速度大小相等,质量之比m甲:m乙=2:1,电荷量之比q甲:q乙=1:3,故
R甲:R乙=6:1
选项A错误;
B.由圆周运动周期计算公式
可得周期
带入数据可得
T甲:T乙=6:1
故选项B正确;
C.圆周运动角速度与周期关系
可得
甲:乙=1:6
故选项C错误;
D.由洛伦兹力提供向心力可得
qvB=ma
故
a甲:a乙=1:6
选项D正确。
故选BD。
9. 关于下列四幅图的说法正确的是( )
A. 图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,要想粒子获得的最大动能增大,可增加电压U
B. 图乙是磁流体发电机的结构示意图,可以判断出B极板是发电机的正极,A极板是发电机的负极
C. 图丙是速度选择器的示意图,带电粒子(不计重力)能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是Eq=qvB,即
D. 图丁是质谱仪的结构示意图,粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3,说明粒子的比荷越小
【答案】BC
【解析】
【详解】A.甲图中,根据
可知
粒子获得的最大动能为
可知增加电压U不能增大最大动能,故A错误;
B.乙图中根据左手定则,正电荷向下偏转,所以B极板带正电,为发电机的正极,A极板是发电机的负极,故B正确;
C.丙图中,带电粒子从左向右能够沿直线匀速通过复合场时,电场力和洛伦兹力平衡,可得Eq=qvB
即,故C正确;
D.粒子通过速度选择器后,具有相同的速度,在偏转磁场中,有
可得
可知粒子打在底片上的位置越靠近狭缝S3,说明比荷越大,故D错误。
故选BC。
10. 如图所示, 左右边界分别为PP'、QQ'的匀强磁场的宽度为d, 磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的粒子,沿图示方向以速度垂直射入磁场。欲使粒子不能从边界QQ'射出, 粒子入射速度的最大值可能是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】粒子射入磁场后做匀速圆周运动,由知,粒子的入射速度越大,R越大,当粒子的径迹和边界QQ′相切时,粒子刚好不从QQ′射出,此时其入射速度v0应为最大。若粒子带正电,其运动轨迹如图a所示(此时圆心为O点),根据几何关系有
且
联立解得
若粒子带负电,其运动轨迹如图b所示(此时圆心为O′点),根据几何关系有
且
联立解得
故选AC。
三、实验题:本大题共2小题,共18分。
11. 如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)在不放小球时,小球从斜槽某处由静止开始滚下,的落点在图中的___________点,把小球放在斜槽末端边缘处,小球从斜槽相同位置处由静止开始落下,使它们发生碰撞,碰后小球的落点在图中的___________点。
(2)用天平测量两个小球的质量、,实验中分别找到碰前和、相碰后平均落地点的位置,测量平抛水平射程、、。
①则动量守恒的表达式可表示为___________(用测量的量表示);
②若碰撞过程中,机械能守恒,不计空气阻力,则下列表达式中表示机械能守恒的是___________。
A.
B.
C.
D.
【答案】 ①. P ②. M ③. ④. C
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1][2]碰撞过程由动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得
联立解得
要使碰后两球都向前运动,应满足,可确定
在不放小球时,小球从斜槽某处由静止开始滚下,的落点在图中的P点,把小球放在斜槽末端边缘处,小球从斜槽相同位置处由静止开始落下,使它们发生碰撞,碰后小球的落点在图中的M点,小球的落点在图中的N点。
(2)[3][4]小球从斜槽末端飞出后做平抛运动,由
可知,小球运动时间相等,初速度与水平位移成正比,故动量守恒的表达式由
变形为
若碰撞过程中,机械能守恒,则表达式由
变形为
联立解得
C正确。
故选C。
12. 多倍率欧姆表的内部示意图如图甲所示,该表有“”、“”两个倍率。已知电源电动势,表头允许通过的电流最大值μA,内阻。现用该表测量一个阻值约为的定值电阻。
(1)图甲中表笔为__________选填“红表笔”或“黑表笔”,要测量,开关应与__________选填“d”或“”相连,测量时指针位置如图乙所示,欧姆表的读数为__________。
(2)若与相连,图乙中欧姆表盘的中间示数为“”,则图甲中__________结果保留三位有效数字。
(3)欧姆表电源经久末换,测量后发现其电动势小于,其内阻变大,在正确的操作下,的测量值相较于真实值__________选填“偏大”、“偏小”或“不变”。
【答案】(1) ①. 黑表笔 ②. ③. 32
(2)2.73 (3)偏大
【解析】
【小问1详解】
[1]由图甲所示电路图可知,a表笔与欧姆表内置电源的正极相连,则a为黑表笔;
[2]待测电阻阻值约为,应选择倍率,欧姆表内阻等于中值电阻,则
则电流表量程I越大欧姆表内阻越小,欧姆表挡位越小,由图示电路图可知,开关接d时表头的分流电阻小电流表量程大,此时对应的欧姆表倍率小,则开关c应与d相连;
[3]由图乙所示表盘可知,欧姆表读数为
【小问2详解】
若c与e相连,由图甲所示电路图可知,此时表头的分流电阻大,电流表量程小,欧姆表内阻大,欧姆表倍率大,为倍率,图乙中欧姆表盘的中间示数为“15”,则此时欧姆表内阻
电流表量程
根据图甲所示电路图,由并联电路特点与欧姆定律得
代入数据解得
【小问3详解】
欧姆调零时,由闭合电路的欧姆定律得
电源电动势E变小,则欧姆表内阻变小,由闭合电路的欧姆定律得
由于变小,则I变小,指针偏左,电阻测量值大于真实值。
四、计算题:本大题共3小题,共42分。
13. 电子质量为m、电荷量为q,以速度v0与x轴成角射入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后落在x轴上的P点,如图所示,求:
(1)电子运动轨道的半径R;
(2)OP的长度;
(3)电子从由O点射入到落在P点所需的时间t。
【答案】(1);(2);(3)。
【解析】
【详解】(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有:
解得:
(2)过O点和P点作速度方向的垂线,两线交点C即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心,如图所示
由几何知识得:
(3)由图中可知,由图中可知圆弧对应的圆心角为,粒子做圆周运动的周期:
则粒子的运动时间:
14. 如图,边长为L的正方形abcd区域及矩形cdef区域内均存在电场强度大小为E、方向竖直向下且与ab边平行的匀强电场,ef右边有一直径为L且与ef相切的圆形区域,切点为ef的中点,该圆形区域与cdef区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子从b点斜向上射入电场后沿图中曲线运动,经cd边的中点进入cdef区域,并沿直线水平匀速通过该区域后进入圆形区域。所有区域均在纸面内,粒子始终在该纸面内运动,不计粒子重力。求:
(1)粒子在cdef区域匀速运动的速度v;
(2)粒子的比荷;
(3)粒子在圆形区域运动的时间t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在区域做直线运动,则有电场力与洛伦兹力平衡,可知粒子带正电,经边的中点速度水平向右,设粒子到达边的中点速度大小为,带电荷量为,质量为,由平衡条件则有
解得
【小问2详解】
粒子从b点到边的中点的运动,可逆向看作从边的中点到b点的类平抛运动,设运动时间为,加速度大小为,由牛顿第二定律可得
由类平抛运动规律可得,
联立解得粒子的电荷量与质量之比
【小问3详解】
粒子从中点射出到圆形区域做匀速圆周运动,设粒子的运动半径为,由洛伦兹力提供向心力可得
解得
与圆形磁场半径相同,粒子沿半径方向射入,又沿半径方向射出,设粒子射出圆形区域过程中对应圆心角为,由几何关系可知
周期
可得运动时间
15. 如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系,其第一象限内存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度的方向水平向右,磁感应强度的方向垂直于纸面向里。一带电荷量为、质量为的微粒从原点出发沿与轴正方向的夹角为的初速度进入复合场中,正好做直线运动,当微粒运动到时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),微粒继续运动一段时间后,正好垂直于轴穿出复合场。不计一切阻力,求:
(1)电场强度的大小;
(2)磁感应强度的大小;
(3)微粒在复合场中的运动时间。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
微粒到达之前在复合场中做匀速直线运动,对微粒进行受力分析如图甲所示:
则根据共点力的平衡规律有
解得电场强度的大小为
【小问2详解】
由共点力的平衡规律有
由分析可知,当电场方向变化后,微粒所受的重力与电场力平衡,则微粒在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,其运动轨迹如图乙所示:
由几何关系可得微粒做匀速圆周运动的半径为
由洛伦兹力提供微粒做匀速圆周运动的向心力,有
联立解得微粒做匀速圆周运动的线速度大小为
磁感应强度的大小为
【小问3详解】
微粒在复合场中做匀速直线运动的时间为
微粒做匀速圆周运动的周期为
由于微粒在复合场中做匀速圆周运动转过的圆心角为,故微粒在复合场中做匀速圆周运动的时间为
所以微粒在复合场中运动的总时间为
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