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1、專題八 電場與磁場
復(fù)習(xí)目標(biāo):
1.掌握庫侖定律,理解場強、電勢、電勢差、電勢能、等勢面、電容等概念.
2.熟練掌握帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律,會處理帶電粒子在復(fù)合場中運動的問題.
3.理解磁感強度、磁感線、磁通量的含義,會靈活應(yīng)用左手定則和安培力公式分析、計算磁場對電流的作用力(限B和I平行和垂直兩類).
4.熟練掌握洛侖茲力和有關(guān)幾何知識,會靈活解決各類帶電粒子在磁場(限B和v平行和垂直兩類)中的運動問題.
一.選擇題
圖9-1
1.如圖9-1所示,平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極,一個帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部.閉合電鍵S,電容器充電,這時懸線偏
2、離豎直方向的夾角為θ.下列說法中正確的是(?。?
A.保持電鍵S閉合,若帶正電的A板向B板靠近,則θ增大
B.保持電鍵S閉合,若帶正電的A板向B板靠近,則θ不變
C.電鍵S斷開,若帶正電的A板向B板靠近,則θ增大
D.電鍵S斷開,若帶正電的A板向B板靠近,則θ不變
2.宇航員在探測某星球時,發(fā)現(xiàn)該星球均勻帶電,且電性為負(fù),電荷量為Q.在一次實驗時,宇航員將一帶負(fù)電q(q<<Q)的粉塵置于離該星球表面h高處,該粉塵恰好處于懸浮狀態(tài).宇航員又將此粉塵帶至距該星球表面的2h高處,無初速釋放,則此帶電粉塵將( )
A.仍處于懸浮狀態(tài) B.背向該星球球心方向飛向太空
3、
C.向該星球球心方向下落 D.沿該星球自轉(zhuǎn)的線速度方向飛向太空
3.有一電量為2x10-6C的負(fù)電荷,從O點移動到a點,電場力做功6x10-4J;從a點移動到b點,電場力做功-4x10-4J;從b點移動到c點,電場力做功8x10-4J;從c點移動到d點,電場力做功-10x10-4J.根據(jù)以上做功情況可以判斷電勢最高的點是( )
A.a(chǎn) B.b C.c D.d
4.如圖9-2(甲)所示,足夠大的平行金屬板之間加上圖(乙)所示的交變電壓,板間有一重力不計的電子在電場力作用下由靜止開始運動.則電子在兩板間運動的v一t圖象是(丙
4、)中的(?。?
圖9-2
5.質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌寬度為d,桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ.有電流時,ab恰好在導(dǎo)軌上靜止,如圖9-3所示;下圖是它的四個側(cè)視圖,圖中已標(biāo)出四種可能的勻強磁場方向,其中桿ab與導(dǎo)軌之間的摩擦力可能為零的圖是(?。?
圖9-3
圖9-4
6.如圖9-4所示,天然放射性元素放出α、β、γ三種射線,同時射入互相垂直的勻強電場和勻強磁場中,射入時速度方向與電場強度及磁感應(yīng)強度方向都垂直,進入場后,發(fā)現(xiàn)β、γ射線都沿原方向直線前進,則α射線將(?。?
A.向右偏轉(zhuǎn) B.向左偏轉(zhuǎn)
C.沿原方向直線前進 D.
5、是否偏轉(zhuǎn),無法確定
圖9-5
7.如圖9-5所示,兩個半徑相同的半圓形軌道分別豎直放在勻強電場和勻強磁場中,軌道兩端在同一高度上,軌道是光滑的.兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放,M、N為軌道的最低點,則(?。?
A.兩小球到達(dá)軌道最低點的速度vM=vN
B.兩小球到達(dá)軌道最低點時對軌道的壓力FM>FN
C.小球第一次到達(dá)M點的時間大于小球第一次到達(dá)N點的時間
D.在磁場中小球能到達(dá)軌道的另一端,在電場中小球不能到達(dá)軌道的另一端.
二.非選擇題
8.半徑為 r的絕緣光滑環(huán)固定在豎直平面內(nèi),環(huán)上套有一質(zhì)量為 m,帶正電的珠子,空間存
6、在著水平向右的勻強電場,如圖9-6所示,珠子所受電場力是其重力的3/4倍,將珠子從環(huán)上最低位置A點由靜止釋放,則珠子所能獲得的最大動能為 .
圖9-6
圖9-7
圖9-8
圖9-9
9.如圖9-7所示,在虛線所示的寬度為D的范圍內(nèi),用場強為E的勻強電場可使初速度為v0的某種正離子偏轉(zhuǎn)θ角,在同樣寬度范圍內(nèi),若改用勻強磁場(方向垂直紙面向外)使同樣離子穿過該區(qū)域,并使它們轉(zhuǎn)角也為θ.則磁感應(yīng)強度B= ;離子穿過電場和磁場的時間之比是 ?。?
10.一個帶電微粒在如圖9-8所示的正交勻強電場和勻強磁場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動.則該帶電微粒必然帶
7、 ,旋轉(zhuǎn)方向為 .若已知圓半徑為r,電場強度為E磁感應(yīng)強度為B,則線速度為 .
11.如圖9-9所示,在同一水平面的兩導(dǎo)軌相互平行,并處在豎直向上的勻強磁場中,一根質(zhì)量為0.9kg,有效長度為0.5m的金屬棒放在導(dǎo)軌上.當(dāng)金屬棒中的電流為5A時,金屬棒做勻速運動;當(dāng)金屬棒中的電流增加到8A時金屬棒能獲得2m/s2的加速度,則磁場的磁感強度是多大?
12.湯姆生用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實驗裝置如圖9-10所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過A'中心
8、的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,電子束打在熒光屏的中心O點處,形成了一個亮點;加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點偏離到O'點,(O'與O點的豎直間距為d,水平間距可忽略不計.此時,在P和P'間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調(diào)節(jié)磁場的強弱,當(dāng)磁感應(yīng)強度的大小為B時,亮點重新回到O點.已知極板水平方向的長度為L1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L2.
(1)求打在熒光屏O點的電子速度的大?。?
圖9-10
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式.
專題預(yù)測
9、
圖9-11
1.如圖9-11所示,一個質(zhì)量為m,電量為+q的小物體,可以在與水平面成θ角的長絕緣斜面上運動.斜面的下端有一與斜面垂直的固定彈性絕緣擋板M,斜面放在一個足夠大的勻強電場中,場強大小為E,方向水平向左.小物體在離水平面高為h處,受到一個沿斜面向上的瞬時沖量作用,沿斜面以初速度v0向上運動.設(shè)小物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,小物體與擋板碰撞時不損失機械能,小物體的帶電量也不變,求:小物體停止運動前所通過的總路程.
圖9-12
2.真空中有一半徑為r的圓柱形勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于紙面向里.x軸為過磁場邊O點的切線,如圖9-12所示.從O點在紙面
10、內(nèi)向各個方向發(fā)射速率均為v0的電子,設(shè)電子間相互作用忽略,且電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r.已知電子的電量為e,質(zhì)量為m.
(1)速度方向分別與Ox方向的夾角成60°和90°的電子,在磁場中的運動時間分別為多少?
(2)所有從磁場邊界出射的電子,速度方向有何特征?
(3)設(shè)在x軸上距O點2r處,有個N點,請設(shè)計一種勻強磁場分布,使由O點向平面內(nèi)各個方向發(fā)射的速率均為v0的電子都能夠匯聚至N點.
答案:
1.AD 2.A 3.C 4.B 5.AB 6.A 7.BD
8.mgR/4 9.B=Ecosθ/ v0;sinθ/θ 10.負(fù)電;逆時針;v=Brg/E.
11.B=1.2T 12.(1);(2)
專題預(yù)測
1.
2.1)T/6;T/4
(2)平行x軸向右
(3)