高中物理電磁場型別題小結

2021-03-04 07:43:28 字數 4777 閱讀 6194

5.如圖甲所示,q1、q2是兩個固定的點電荷,其中q1帶正電。在它們連線的延長線上有a、b兩點,一帶正電的試探電荷以一定的初速度從a點沿直線經b點向遠處運動,其v—t圖象如圖乙所示。若將帶正電的試探電荷從q1左側靜止釋放,則該試探電荷 a

a.一定做加速運動 b.可能先做加速運動,後做減速運動

c.電勢能可能增加 d.運動過程中所在位置的電勢逐漸公升高

7.勻強電場中有a、b、c三點.在以它們為頂點的三角形中, ∠a=30°、∠c=90°,.電場方向與三角形所在平面平行.已知a、b和c點的電勢分別為v、v和2 v.該三角形的外接圓上最低、最高電勢分別為 d

a. v、v b.0 v、v

c. v、 d. 0 v、4 v

13. 在光滑絕緣的水平面上,用長為2l的絕緣輕杆連線兩個質量均為m的帶電小球a和b。a球的帶電量為+2q,b球的帶電量為—3q,組成一帶電系統,如圖所示,虛線mp為ab兩球連線的垂直平分線,虛線nq與mp平行且相距5l。

最初a和b分別靜止於虛線mp的兩側,距mp的距離均為l,且a球距虛線nq的距離為4l。若視小球為質點,不計輕杆的質量,在虛線mp,nq間加上水平向右的勻強電場e後,試求:

(1)b球剛進入電場時,帶電系統的速度大小;

(2)帶電系統向右運動的最大距離;

(3)帶電系統從開始運動到速度第一次為零時,b球電勢能的變化量。

16.如圖所示,在豎直平面內,光滑的絕緣細桿ac與半徑為r的圓交於b、c兩點,在圓心o處固定一正電荷,b為ac的中點,c位於圓周的最低點。現有一質量為m、電荷量為-q、套在杆上的帶負電小球(可視為質點)從a點由靜止開始沿杆下滑。

已知重力加速度為g,a、c兩點的豎直距離為3r,小球滑到b點時的速度大小為2。求:

(1)小球滑至c點時的速度大小;

(2)a、b兩點間的電勢差uab。

14.如圖所示,固定於同一條豎直線上的a、b是兩個帶等量異種電荷的點電荷,電荷量分別為+q和-q,a、b相距為2d.mn是豎直放置的光滑絕緣細桿,另有乙個穿過細桿的帶電小球p,其質量為m、電荷量為+q(可視為點電荷,不影響電場的分布.),現將小球p從與點電荷a等高的c處由靜止開始釋放,小球p向下運動到距c點距離為d的o點時,速度為v,已知mn與ab之間的距離為d,靜電力常量為k,重力加速度為g.求:

(1)小球p在o點時所受的電場力;

(2)小球p在o點時加速度的大小和方向;

(3)c、o間的電勢差uco;

(4)c、d間的電勢差ucd。

21、如圖甲所示,a、b兩塊金屬板水平放置,相距為d=0. 6 cm,兩板間加有一週期性變化的電壓,當b板接地()時,a板電勢,隨時間變化的情況如圖乙所示.現有一帶負電的微粒在t=0時刻從b板**小孔射入電場,若該帶電徽粒受到的電場力為重力的兩倍,且射入電場時初速度可忽略不計.求:

(1)在0~和~t這兩段時間內微粒的加速度大小和方向;

(2))要使該微粒不與a板相碰,所加電壓的週期最長為多少(g=10 m/s2).

23.如圖所示,在定滑輪c正下方h=0.50m的a處固定一電量為q=+3.0×10-5c的點電荷,電量為q=+1.

0×10-6c的帶電小球b,用絕緣細線栓著,細線跨過定滑輪,另一端用適當大小的力拉住,使小球處於靜止狀態,這時球到滑輪間的線長l= 0.40m,小球與a點的距離為r=0.30m。

(靜電力恒量k=9.0×109nm2/c2,環境可視為真空,滑輪很小,不計一切摩擦)

求(1)兩電荷間的庫侖力的大小和小球所受的重力的大小

(2)緩慢拉動細線直到小球剛到滑輪的正下方,試證明這個過程中小球到a點的距離保持不變。

(3)緩慢拉動細線直到小球剛到滑輪的正下方過程中,拉力所做的功是多少?

15.如圖所示,a、b為兩塊平行金屬板,a板帶正電、b板帶負電。兩板之間存在著勻強電場,兩板間距為d、電勢差為u,在b板上開有兩個間距為l的小孔。c、d為兩塊同心半圓形金屬板,圓心都在貼近b板的o′處,c帶正電、d帶負電。

兩板間的距離很近,兩板末端的中心線正對著b板上的小孔,兩板間的電場強度可認為大小處處相等,方向都指向o』。半圓形金屬板兩端與b板的間隙可忽略不計。現從正對b板小孔緊靠a板的o處由靜止釋放乙個質量為m、電量為q的帶正電微粒(微粒的重力不計),問:

(1)微粒穿過b板小孔時的速度多大?

(2)為了使微粒能在cd板間運動而不碰板,cd板間的電場強度大小應滿足什麼條件?

(3)從釋放微粒開始,經過多長時間微粒通過半圓形金屬板間的最低點p點?

16. 2023年,勞倫斯和利文斯設計出了迴旋加速器。迴旋加速器的工作原理如圖所示,置於高真空中的d形金屬盒半徑為r,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。

磁感應強度為b的勻強磁場與盒面垂直。a處粒子源產生的粒子,質量為m、電荷量為+q ,在加速器中被加速,加速電壓為u。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。

(1)求粒子第2次和第1次經過兩d形盒間狹縫後軌道半徑之比;

(2)求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t ;

(3)實際使用中,磁感應強度和加速電場頻率都有最大值的限制。若某一加速器磁感應強度和加速電場頻率的最大值分別為bm、fm,試討論粒子能獲得的最大動能e㎞。

13. 如圖所示,勻強磁場的方向豎直向下.磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內壁光滑、底部有帶電小球的試管.試管在水平拉力f作用下向右勻速運動,帶電小球能從管口處飛出.關於帶電小球及其在離開試管前的運動,下列說法中正確的是 c

a.小球帶負電 b.洛倫茲力對小球做正功

c.小球運動的軌跡是一條拋物線 d.維持試管勻速運動的拉力f應保持恆定

17.如圖甲所示,x軸正方向水平向右,y軸正方向豎直向上。在xoy平面內有與y軸平行的勻強電場,在半徑為r的圓形區域內加有與xoy平面垂直的勻強磁場。在座標原點o處放置一帶電微粒發射裝置,它可以連續不斷地發射具有相同質量m、電荷量q()和初速為的帶電粒子。

已知重力加速度大小為g。

(1)當帶電微粒發射裝置連續不斷地沿y軸正方向發射這種帶電微粒時,這些帶電微粒將沿圓形磁場區域的水平直徑方向離開磁場,並繼續沿x軸正方向運動。求電場強度和磁感應強度的大小和方向。

(2)調節座標原點。處的帶電微粒發射裝置,使其在xoy平面內不斷地以相同速率v0沿不同方向將這種帶電微粒射入第1象限,如圖乙所示。現要求這些帶電微粒最終都能平行於x軸正方向運動,則在保證勻強電場、勻強磁場的強度及方向不變的條件下,應如何改變勻強磁場的分布區域?

並求出符合條件的磁場區域的最小面積。

18.如圖所示,直線mn下方無磁場,上方空間存在兩個勻強磁場,其分界線是半徑為r的半圓,兩側的磁場方向相反且垂直於紙面,磁感應強度大小都為b。現有一質量為m、電荷量為q的帶負電微粒從p點沿半徑方向向左側射出,最終打到q點,不計微粒的重力。

求:(1)微粒在磁場中運動的週期;

(2)從p點到q點,微粒的運動速度大小及運動時間;

(3)若向裡磁場是有界的,分布在以o點為圓心、半徑為r和2r的兩半圓之間的區域,上述微粒仍從p點沿半徑方向向左側射出,且微粒仍能到達q點,求其速度的最大值。

19.在如圖甲所示的空間裡,存在垂直紙面向裡即水平方向的勻強磁場,磁感應強度大小為,在豎直方向存在如圖乙所示交替變化的電場(豎直向上為正),電場強度e0大小為,空間中有一傾角為θ的足夠長的光滑絕緣斜面,斜面上有一質量為m,帶電荷量為-q的小球,從t=0時刻由靜止開始沿斜面下滑,設第7s內小球不會離開斜面,重力加速度為g,求:

(1) 第2s末小球速度υ2的大小;

(2) 前8s內小球通過的路程l;

(3) 若第19s末小球仍未離開斜面,θ角應滿足的條件。

19.利用霍爾效應製作的霍爾元件以及感測器,廣泛應用於測量和自動控制等領域。

如圖1,將一金屬或半導體薄片垂直至於磁場b中,在薄片的兩個側面、間通以電流時,另外兩側、間產生電勢差,這一現象稱霍爾效應。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用相一側偏轉和積累,於是、間建立起電場eh,同時產生霍爾電勢差uh。當電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時,eh和uh達到穩定值,uh的大小與和以及霍爾元件厚度之間滿足關係式,其中比例係數rh稱為霍爾係數,僅與材料性質有關。

(1)設半導體薄片的寬度(、間距)為,請寫出uh和eh的關係式;若半導體材料是電子導電的,請判斷圖1中、哪端的電勢高;

(2)已知半導體薄片內單位體積中導電的電子數為n,電子的電荷量為e,請匯出霍爾係數rh的表示式。(通過橫截面積s的電流,其中是導電電子定向移動的平均速率);

(3)圖2是霍爾測速儀的示意圖,將非磁性圓盤固定在轉軸上,圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體,相鄰永磁體的極性相反。霍爾元件置於被測圓盤的邊緣附近。當圓盤勻速轉動時,霍爾元件輸出的電壓脈衝訊號影象如圖3所示。

a.若在時間t內,霍爾元件輸出的脈衝數目為,請匯出圓盤轉速的表示式。

b.利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。除除此之外,請你展開「智慧型的翅膀」,提出另乙個例項或設想。

12.如圖所示,豎直牆面與水平地面均光滑且絕緣,兩個帶有同種電荷的小球a、b電量不變,分別處於豎直牆面和水平地面上,且處於同一豎直平面內,若用圖示方向的水平推力f作用於小球b,則兩球靜止於圖示位置。如果將小球b向右移動一段距離(a球未落地)再次靜止,最後兩球重新達到平衡狀態時,則兩個小球的受力情況與原來相比,下面說法正確的是:c

a.推力f可能增大

b.豎直牆面對小球a的彈力可能減小

c.地面對小球b的彈力一定不變

d.兩個小球之間的距離可能增大

13.美國物理學家勞倫斯於2023年發明的迴旋加速器,應用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點,能使粒子在較小的空間範圍內經過電場的多次加速獲得較大的能量,使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進了一步。下圖為一種改進後的迴旋加速器示意圖,其中盒縫間的加速電場場強大小恆定,且被限制在、板間,如圖所示。

帶電粒子從處以速度沿電場線方向射入加速電場,經加速後再進入型盒中的勻強磁場做勻速圓周運動。對於這種改進後的迴旋加速器,下列說法正確的是( c )

a.帶電粒子每運動一周被加速兩次

b.帶電粒子每運動一周

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