知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．（2016•内江模拟）实验表明，炽热的金属丝可以发射出电子，在炽热金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子（初速度可以忽略）被电场加速后，从金属板（板很短）的小孔竖直向上射出，将该装置放于赤道的正上方，小孔距水平地面的高度h=3m，电子射出小孔后，由于受地磁场（可视为匀强磁场）的作用，刚好能够达到地面，整个装置置于真空中，电子的重力不计，两板间的地磁场可以忽略不计，电子质量m=9.1×10^-31kg，电荷量e=1.6×10^-19 C．则：
（1）电子穿出金属板小孔后的速度有多大？
（2）电子穿出金属板小孔后的向什么方向偏转？赤道处的地磁场有多大？（两个小题的结果均保留一位有效数字）

难度：中等

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2．如图所示的xoy坐标系中，x轴上方，y轴与MN之间区域内有沿x轴正向的匀强电场，场强的大小E₁=1.5×10⁵N/C；x轴上方，MN右侧足够大的区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.2T．在原点O处有一粒子源，沿纸面向电场中各方向均匀地射出速率均为v₀=1.0×10⁶m/s的某种带正电粒子，粒子质量m=6.4×10^-27kg，电荷量q=3.2×10^-19C，粒子可以无阻碍地通过边界MN进入磁场．已知ON=0.2m．不计粒子的重力，图中MN与y轴平行．求：
（1）粒子进入磁场时的速度大小；
（2）求在电场中运动时间最长的粒子射出后第一次到达坐标轴时的坐标；
（3）若在MN右侧磁场空间内加一在xoy平面内的匀强电场E₂，某一粒子从MN上的P点进入复合场中运动，先后经过了A（0.5m，y_A）、C（0.3m，y_c）两点，如图所示，粒子在A点的动能等于粒子在O点动能的7倍，粒子在C点的动能等于粒子在O点动能的5倍，求所加电场强度E₂的大小和方向．

难度：较难

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3．（2016•潮南区模拟）电子对湮灭是指电子“e^-”和正电子“e⁺”碰撞后湮灭，产生伽马射线的过程，电子对湮灭是正电子发射计算机断层扫描（PET）及正子湮灭能谱学（PAS）的物理基础．如图所示，在平面直角坐标系xOy上，P点在x轴上，且
.
OP
=2L，Q点在负y轴上某处．在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，在第Ⅱ象限内有一圆形区域，与x、y轴分别相切于A、C两点，
.
OA
=L，在第Ⅳ象限内有一未知的圆形区域（图中未画出），未知圆形区域和圆形区域内有完全相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里．一束速度大小为v₀的电子束从A点沿y轴正方向射入磁场，经C点射入电场，最后从P点射出电场区域；另一束速度大小为
2
v₀的正电子束从Q点沿与y轴正向成45°角的方向射入第Ⅳ象限，而后进入未知圆形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的电子束正碰发生湮灭，即相碰时两束粒子速度方向相反．已知正负电子质量均为m、电量均为e，电子的重力不计．求：
（1）圆形区域内匀强磁场磁感应强度B的大小和第Ⅰ象限内匀强电场的场强E的大小；
（2）电子子从A点运动到P点所用的时间；
（3）Q点纵坐标及未知圆形磁场区域的最小面积S．

难度：中等

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4．如图，A、C、D分别为光滑绝缘水平面内一直角三角形的三个顶点，两直角边长分别为a和b．现有一质量为m、电荷量为+q的带电小球，以初速度v₀从顶点A沿直角边射出，整个运动过程中因为磁场或电场的作用恰好能经过顶点D．
（1）若只存在竖直方向的匀强磁场，试求磁感应强度的大小和方向；
（2）若只存在水平方向的匀强电场，试求电场强度的大小与方向间的关系．

难度：中等

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5．（2015秋•贵阳期末）质谱仪是一种精密仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，从粒子源S产生粒子束（初速度可视为零），经电势差为U的加速电场加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场，粒子束中一个电荷量为+q的粒子经匀强磁场，最终垂直打在记录它照相底片上的P点，测得P点到粒子进入磁场处的距离为l，粒子所受重力不计，求：
（1）此粒子的质量；
（2）此粒子在磁场中运动的时间．

难度：中等

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6．（2015秋•华蓥市校级月考）如图所示，电源电动势E=15V内阻r=1Ω，电阻，R₁=30Ω，R₂=60Ω，R₃=60Ω，间距d=0.2m，板长L=1m的两平行金属板水平放置．求：
（1）当滑动变阻器接入电路的阻值R=29Ω时，闭合开关S，电路稳定后，电阻R₂消耗的电功率是多大？
（2）如果将一带正电且
q
m
=4.0×10³C/kg的粒子以初速度v=1.0×10³m/s沿两板间中线水平射入板间．要是该粒子恰好能够恰好从两平行金属板间飞出，则滑动变阻器接入电路的阻值应R多少？（粒子重力忽略不计）．

难度：中等

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7．如图甲所示，在平行边界MN，PQ之间存在宽度为L的匀强电场，电场周期性变化的规率如图乙所示，取竖直向下为电场正方向；在平行边界MN、EF之间存在宽度为s、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅱ．在PQ右侧有宽度足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ．在区域Ⅰ中距PQ距离为L的A点，有一质量为m、电荷量为q、重力不计的带正电粒子以初速度v₀沿竖直向上方向开始运动，以此作为计时起点，再经过一段时间粒子又恰好回到A点，如此循环，粒子循环运动一周，电场恰好变化一个周期，已知粒子离开区域Ⅰ进入电场时，速度恰好与电场方向垂直，sin53°=0.8，cos53°=0.6．
（1）求区域I的磁场的磁感应强度大小B₁
（2）若E₀=
4m
v
2
0
3pL
，要实现上述循环，确定区域Ⅱ的磁场宽度s的最小值以及磁场的磁感应强度大小B₂．
（3）若E₀=
4m
v
2
0
3pL
，要实现上述循环，求电场的变化周期T．

难度：中等

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8．如图所示，xOy平面的第Ⅱ象限内有垂直于纸面的匀强磁场（图中未画出），有一质量为m、电荷量为+q的a粒子从x轴上坐标为（-
3
l，0）的A点以速度v₀，沿与x轴正向成θ=60°的方向射入第Ⅱ象限，经磁场偏转后，从y轴上的坐标为（0，1）的P点垂直于y轴射入第I象限，y轴和垂直于x轴的虚线之间有沿-y轴方向的匀强电场，a粒子将从虚线与x轴交点Q进入第Ⅳ象限，Q点横坐标x_Q=2
3
l，虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小与第Ⅱ象限匀强磁场相同（不计粒子的重力）．求：
（1）第Ⅱ象限匀强磁场的方向及磁感应强度的大小B；
（2）匀强电场的电场强度的大小E；
（3）如在a粒子刚进入第Ⅱ象限的同时，有另一质量为m、电荷量为-q的粒子，从y轴上的M点以速度v₀垂直于y轴射入电场，a、b粒子将发生迎面正碰，求M点纵坐标y_M以及相碰点N的横坐标x_N和纵坐标y_N．

难度：中等

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9．如图所示，abcd构成一个边长为L的正方形区域，在ac连线的右下方存在场强大小为E、方向垂直于ad向上的匀强电场，在△abc区域内（含边界）存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，在△abc区域外、ac连线的左上方存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，两磁场区域的磁感应强度大小相等．现有两个可视为质点、质量为m、电荷量均为q的带正电粒子同时从a点射出，粒子甲的初速度方向由a指向d，粒子乙的初速度方向由a指向c，当乙经b到达c点时，刚好与只在电场中运动的甲相遇．若空间为真空，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，忽略粒子运动对电、磁场产生的影响．求：
（1）甲的速率v_甲和甲从a到c经历的时间t；
（2）乙的磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R．
（3）乙的速率v_乙和磁感应强度大小B满足的条件．

难度：中等

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10．如图所示，竖直平面内建立直角坐标系xOy，第一象限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纸面向里．一带电荷量为+q，质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），粒子继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场．（不计一切阻力），求：
（1）电场强度E大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）粒子在复合场中的运动时间．

难度：中等

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