时间:2019-12-13 02:02:48
1、计算题 如图所示，在平行板电容器的两板之间，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度B1=0.40T，方向垂直纸面向里，电场强度E=2.0×105V/m，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2=0.25T，磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy=45°．一束带电量q=8.0×10-19C的同位素正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0，0.2m）的Q点垂直y轴射入磁场区，离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角在45°~90°之间，不计离子重力，求：
（1）离子运动的速度为多大？
（2）x轴上被离子打中的区间范围？
（3）离子从Q运动到x轴的最长时间？
（4）若只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感应强度大小B2?应满足什么条件？
参考答案：
（1）5.0×105m/s（2）0.1m≤x≤
（3）
（4）B2?≥0.60T
本题解析：在有界磁场中带电粒子的运动经常涉及到临界问题，本题中带电粒子刚好穿出的临界条件就是与磁场边界相切，计算过程中的思路是先找圆心，后求半径
（1）：离子在两板间时有：
?解得：v=5.0×105m/s?
（2）当通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为45°时，
到达x轴上的M点，如图所示，则：
r1=0.2m?所以：OM= 
?
当通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为90°时，
到达x轴上的N点，则：
r2=0.1m?所以：ON=r2=0.1m?
所以离子到达x轴的区间范围是0.1m≤x≤?
（3）所有离子速度都相同，当离子运动路程最长时，时间也最长，由图知当r=r1时离子运动时间最长，则：tm=
（4）由牛顿第二定律有： 
?则：
?
当r=r1时，同位素离子质量最大：
?
若质量最大的离子不能穿过直线OA，则所有离子必都不能到达x轴，由图可知使离子不能打到x轴上的最大半径：
?
设使离子都不能打到x轴上，最小的磁感应强度大小为B0，则?
?
解得? B0=
=0.60T?则：B2?≥0.60T?
本题难度：一般
2、选择题 如图所示，两个折成直角的金属薄板围成足够大的正方形abcd，加上电压，忽略边缘及转角处对电场分布的影响，正方形内部处处可视为方向由a指向c的匀强电场（图中未画出），同时在内部加方向垂直纸面向里的匀强磁场．现在有一个带负电、重力不计的粒子以v0（v0≠0）分别从图示三个方向开始运动，则（ ）
A．只要v0大小合适，可以沿1（ac方向）轨迹直线运动
B．无论v0多大，都不能沿2（平行dc方向）轨迹直线运动
C．只要v0大小合适，可以沿3（db方向）轨迹直线运动
D．只能沿3轨迹加速直线运动
参考答案：A、不论v0大小如何，粒子受到电场力与洛伦兹力不共线，则不可能平衡，因此不可能沿着1（ac方向）轨迹直线运动，故A错误；
B、无论v0多大，粒子受到电场力与洛伦兹力不可能平衡，因此不可能沿着2（平行dc方向）轨迹直线运动，故B正确；
C、只要v0大小合适，则有电场力与洛伦兹力相平衡，可以沿3（db方向）轨迹直线运动，且做匀速直线运动，故C正确，D错误；
故选：BC．
本题解析：
本题难度：简单
3、计算题 （12分） 如图所示，间距l＝0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内．在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1＝0.4 T，方向竖直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场．电阻R＝0.3 Ω、质量m1＝0.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好．一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2＝0.05 kg的小环．已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动．不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长．取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
求(1)小环所受摩擦力的大小；
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率．
参考答案：(1)0.2 N (2)2 W
本题解析：(1)以小环为研究对象，在环沿绳下滑过程中，受重力m2g和绳向上的摩擦力f，由牛顿第二定律知m2g－f＝m2a.
代入数据解得f＝m2(g－a)＝0.05×(10－6) N＝0.2 N.
(2)根据牛顿第二定律知，小环下滑过程中对绳的反作用力大小f′＝f＝0.2 N，所以绳上的张力FT＝0.2 N．设导体棒K中的电流为IK，则它所受安培力FK＝B1IKl，对导体棒K，由平衡条件知FT＝FK，所以电流IK＝
?A.
因为导体棒Q运动切割磁感线而产生电动势，相当于电源．等效电路如图所示，因K、S、Q相同，所以导体棒Q中的电流IQ＝2IK＝
?A
设导体棒Q运动的速度大小为v，则E＝B2lv
由闭合电路的欧姆定律知IQ＝
解得v＝5 m/s
导体棒Q沿导轨向下匀速下滑过程中，受安培力FQ＝B2IQl
由平衡条件知F＋m1gsin 37°＝FQ
代入数据解得F＝0.4 N
所以Q杆所受拉力的瞬时功率
P＝F·v＝0.4×5 W＝2 W．
点评：此题是电磁感应、运动学和能量的综合运用，考查同学们的综合分析解答能力，对学生的要求较高，此类题目属难度较大的压轴题，对于高考中能否得高分至关重要，在学习中需要多作练习．
本题难度：一般
4、计算题 钚核
发生α衰变后生成一个铀（U）核，同时放出能量为E=0.09MeV的光子。从静止的钚核中放出的α粒子在垂直通过正交的匀强电场和匀强磁场时做匀速直线运动。已知匀强电场的电场强度为E=2.22×104N/C，匀强磁场的磁感应强度为B=2.00×10-4T。（普朗克常量h=6.63×10-34J·s，真空中的光速为3×108m/s，电子电荷量为e=1.6×10-19C）求：
（1）写出该衰变方程式；
（2）放出的光子的波长；
（3）放出的α粒子的速度大小（以上两小题结果保留三位有效数字）；
（4）若不计光子的动量，求放出的α粒子和铀核的动能之比。
参考答案：解：（1）衰变方程为→
+
（2）由E=hν，
得
（3）由qvB=qE，得vα=
=
（4）核衰变中系统的动量守恒，即mαvα－mUvU=0
由
知α粒子和铀核的动能大小与质量成反比
所以α粒子和铀核的动能之比
本题解析：
本题难度：困难
5、计算题 如图所示，水平放置的平行金属板a、b板长为L，板间距离为d。两板间所加电压变化情况如图2如示（U0已知）。两板间所加磁场的磁感应强度变化情况如图3所示（设磁感应强度方向垂直纸面向里为正，B0已知）。现有一质量为m，电荷量为q的带正电粒子，在t=0时刻沿平行金属板中轴线MN以某一初速度水平射入两板间，不计粒子重力。求：
小题1:若在电场和磁场同时存在时（即0—t1时间内），粒子能沿直线MN运动，求粒子运动速度的大小。
小题2:若粒子能第二次通过中轴线中点P，且速度方向是竖直向下的，求电场和磁场同时存在的时间t1（粒子在此前运动过程中未与极板相碰）。
小题3:求在（2）中只有磁场存在的时间t2-t1的可能值。
参考答案：
小题1:
小题2:
小题3:
?(n=0、１、２….)
本题解析：
(2).设只受磁场力下做圆周运动的半径为r，开始做直线运动的位移大小为S，则
? 1分
? 1分
?2分 ? 2分
(3)粒子至少要做3/4周圆周运动，则有
? 1分
? 2分?(n=0、１、２….)? 2分
本题难度：一般