0  445971  445979  445985  445989  445995  445997  446001  446007  446009  446015  446021  446025  446027  446031  446037  446039  446045  446049  446051  446055  446057  446061  446063  446065  446066  446067  446069  446070  446071  446073  446075  446079  446081  446085  446087  446091  446097  446099  446105  446109  446111  446115  446121  446127  446129  446135  446139  446141  446147  446151  446157  446165  447090 

5.(08廣東卷)4.1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖所示,這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形合D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說法正確的是 ( AD )

A.離子由加速器的中心附近進入加速器

B.離子由加速器的邊緣進入加速器

C.離子從磁場中獲得能量

D.離子從電場中獲得能量

[解析]離子由加速器的中心附近進入加速器,從電場中獲取能量,最后從加速器邊緣離開加速器,選項A、D正確。

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4.(08廣東理科)18.電子在勻強磁場中做勻速圓周運動,下列說法正確的是      (  D )

A.速率越大,周期越大        B.速率越小,周期越大

C.速度方向與磁場方向平行      D.度方向與磁場方向垂直

[解析]由可知,選項A、B錯誤,做勻速圓周運動時,速度方向與磁場方向垂直,選項D正確。

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3.(08廣東理科)17.有關(guān)洛侖茲力和安培力的描述,正確的是       ( B )

A.通電直導(dǎo)線處于勻強磁場中一定受到安培力的作用

B.安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)

C.帶電粒子在勻強磁場中運動受到洛侖茲力做正功

D.通電直導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向與磁場方向平行

[解析]通電直導(dǎo)線與磁場平行,不受安培力,選項A錯誤,安培力方向與磁場垂直,選項D錯誤。洛侖茲力對帶電粒子不做功,選項C錯誤,安培力是大量運動電荷所受洛侖茲力的宏觀表現(xiàn),選項B正確。

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2.(08廣東文科)61.如圖所示,電流強度為I的一段通電直導(dǎo)線處于勻強磁場中,受到的安培力為F,圖中正確標(biāo)志I和F方向的是(A)

[解析]安培力的方向與電流方向和磁場方向都垂直,且滿足左手定則。

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1.(08寧夏卷)14.在等邊三角形的三個頂點ab、c處,各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面,導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流,方向如圖。過c點的導(dǎo)線所受安培力的方向(C)

A.與ab邊平行,豎直向上

 B.與ab邊平行,豎直向下

  C.與ab邊垂直,指向左邊

   D.與ab邊垂直,指向右邊

[解析]本題考查了左手定則的應(yīng)用。導(dǎo)線ac處產(chǎn)生的磁場方向由安培定則可判斷,即垂直ac向左,同理導(dǎo)線bc處產(chǎn)生的磁場方向垂直bc向下,則由平行四邊形定則,過c點的合場方向平行于ab,根據(jù)左手定則可判斷導(dǎo)線c受到的安培力垂直ab邊,指向左邊。

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24.(09年重慶卷)25.(19分)如題25圖,離子源A產(chǎn)生的初速為零、帶電量均為e、質(zhì)量不同的正離子被電壓為U0的加速電場加速后勻速通過準(zhǔn)直管,垂直射入勻強偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)后通過極板HM上的小孔S離開電場,經(jīng)過一段勻速直線運動,垂直于邊界MN進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。已知HO=d,HS=2d,=90°。(忽略粒子所受重力)

(1)求偏轉(zhuǎn)電場場強E0的大小以及HM與MN的夾角;

(2)求質(zhì)量為m的離子在磁場中做圓周運動的半徑;

(3)若質(zhì)量為4m的離子垂直打在NQ的中點處,質(zhì)量為16m的離子打在處。求之間的距離以及能打在NQ上的正離子的質(zhì)量范圍。

解析:

2005-2008年高考試題

題組一

試題詳情

23.(09年海南物理)16.(10分)如圖,ABCD是邊長為的正方形。質(zhì)量為、電荷量為的電子以大小為的初速度沿紙面垂直于BC變射入正方形區(qū)域。在正方形內(nèi)適當(dāng)區(qū)域中有勻強磁場。電子從BC邊上的任意點入射,都只能從A點射出磁場。不計重力,求:

(1)次勻強磁場區(qū)域中磁感應(yīng)強度的方向和大小;

(2)此勻強磁場區(qū)域的最小面積。

 解析:(1)設(shè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小為B。令圓弧是自C點垂直于BC入射的電子在磁場中的運行

軌道。電子所受到的磁場的作用力

應(yīng)指向圓弧的圓心,因而磁場的方向應(yīng)垂直于紙面向外。圓弧的圓心在CB邊或其延長線上。依題意, 圓心在A、C連線的中垂線上,故B 點即為圓心,圓半徑為按照牛頓定律有

  聯(lián)立①②式得

(2)由(1)中決定的磁感應(yīng)強度的方向和大小,可知自點垂直于入射電子在A點沿DA方向射出,且自BC邊上其它點垂直于入射的電子的運動軌道只能在BAEC區(qū)域中。因而,圓弧是所求的最小磁場區(qū)域的一個邊界。

為了決定該磁場區(qū)域的另一邊界,我們來考察射中A點的電子的速度方向與BA的延長線交角為(不妨設(shè))的情形。該電子的運動軌跡如圖所示。

圖中,圓的圓心為O,pq垂直于BC邊 ,由③式知,圓弧的半徑仍為,在D為原點、DC為x軸,AD為軸的坐標(biāo)系中,P點的坐標(biāo)

這意味著,在范圍內(nèi),p點形成以D為圓心、為半徑的四分之一圓周,它是電子做直線運動和圓周運動的分界線,構(gòu)成所求磁場區(qū)域的另一邊界。

因此,所求的最小勻強磁場區(qū)域時分別以為圓心、為半徑的兩個四分之一圓周所圍成的,其面積為

評分參考:本題10分。第(1)問4分,①至③式各1分;得出正確的磁場方向的,再給1分。第(2)問6分,得出“圓弧是所求磁場區(qū)域的一個邊界”的,給2分;得出所求磁場區(qū)域的另一個邊界的,再給2分;⑥式2分。

試題詳情

22.(09年四川卷)25.(20分)如圖所示,輕彈簧一端連于固定點O,可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,另一端連接一帶電小球P,其質(zhì)量m=2×10-2 kg,電荷量q=0.2 C.將彈簧拉至水平后,以初速度V0=20 m/s豎直向下射出小球P,小球P到達O點的正下方O1點時速度恰好水平,其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1點與另一由細繩懸掛的、不帶電的、質(zhì)量M=1.6×10-1 kg的靜止絕緣小球N相碰。碰后瞬間,小球P脫離彈簧,小球N脫離細繩,同時在空間加上豎直向上的勻強電場E和垂直于紙面的磁感應(yīng)強度B=1T的弱強磁場。此后,小球P在豎直平面內(nèi)做半徑r=0.5 m的圓周運動。小球P、N均可視為質(zhì)點,小球P的電荷量保持不變,不計空氣阻力,取g=10 m/s2。那么,

(1)彈簧從水平擺至豎直位置的過程中,其彈力做功為多少?

(2)請通過計算并比較相關(guān)物理量,判斷小球P、N碰撞后能否在某一時刻具有相同的速度。

 (3)若題中各量為變量,在保證小球P、N碰撞后某一時刻具有相同速度的前提下,請推導(dǎo)出

 r的表達式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ為小球N的運動速度與水平方向的夾角)。

解析:(1)設(shè)彈簧的彈力做功為W,有:

代入數(shù)據(jù),得:W=J②

(2)由題給條件知,N碰后作平拋運動,P所受電場力和重力平衡,P帶正電荷。設(shè)P、N碰后的速度大小

分別為v1和V,并令水平向右為正方向,有:  、

而:      、

若P、N碰后速度同向時,計算可得V<v1,這種碰撞不能實現(xiàn)。P、N碰后瞬時必為反向運動。

有:       、

P、N速度相同時,N經(jīng)過的時間為,P經(jīng)過的時間為。設(shè)此時N的速度V1的方向與水平方向的夾角為

,有:

               ⑥

     ⑦

代入數(shù)據(jù),得:       、

對小球P,其圓周運動的周期為T,有:

    ⑨

經(jīng)計算得: <T,

P經(jīng)過時,對應(yīng)的圓心角為,有:      ⑩

當(dāng)B的方向垂直紙面朝外時,P、N的速度相同,如圖可知,有:

聯(lián)立相關(guān)方程得:

比較得, ,在此情況下,P、N的速度在同一時刻不可能相同。

當(dāng)B的方向垂直紙面朝里時,P、N的速度相同,同樣由圖,有:

同上得: ,

比較得, ,在此情況下,P、N的速度在同一時刻也不可能相同。

(3)當(dāng)B的方向垂直紙面朝外時,設(shè)在t時刻P、N的速度相同,,

再聯(lián)立④⑦⑨⑩解得:

當(dāng)B的方向垂直紙面朝里時,設(shè)在t時刻P、N的速度相同,

同理得: ,

考慮圓周運動的周期性,有:

(給定的B、q、r、m、等物理量決定n的取值)

試題詳情

21.(09年江蘇物理)15.(16分)如圖所示,兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為l、足夠長且電阻忽略不計,導(dǎo)軌平面的傾角為,條形勻強磁場的寬度為d,磁感應(yīng)強度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”型裝置,總質(zhì)量為m,置于導(dǎo)軌上。導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生,圖中未圖出)。線框的邊長為d(d < l),電阻為R,下邊與磁場區(qū)域上邊界重合。將裝置由靜止釋放,導(dǎo)體棒恰好運動到磁場區(qū)域下邊界處返回,導(dǎo)體棒在整個運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。重力加速度為g。求:

(1)裝置從釋放到開始返回的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q;

(2)線框第一次穿越磁場區(qū)域所需的時間t1

(3)經(jīng)過足夠長時間后,線框上邊與磁場區(qū)域下邊界的最大距離m。

  解析:(1)設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運動到磁場下邊界的過程中,作用在線框上的安培力做功為W

由動能定理 

解得 

(2)設(shè)線框剛離開磁場下邊界時的速度為,則接著向下運動

由動能定理 

裝置在磁場中運動時收到的合力

感應(yīng)電動勢  =Bd

感應(yīng)電流   =

安培力   

由牛頓第二定律,在t到t+時間內(nèi),有

解得 

(3)經(jīng)過足夠長時間后,線框在磁場下邊界與最大距離之間往復(fù)運動

   由動能定理 

   解得  

試題詳情

20.(09年江蘇卷)14.(16分)1932年,勞倫斯和利文斯設(shè)計出了回旋加速器;匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D所示,置于高真空中的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(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子,質(zhì)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(yīng)和重力作用。

(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比;

(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(yīng)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(yīng)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。

解析:(1)設(shè)粒子第1次經(jīng)過狹縫后的半徑為r1,速度為v1

qu=mv12

qv1B=m

解得 

同理,粒子第2次經(jīng)過狹縫后的半徑 

(2)設(shè)粒子到出口處被加速了n圈

解得 

(3)加速電場的頻率應(yīng)等于粒子在磁場中做圓周運動的頻率,即

當(dāng)磁場感應(yīng)強度為Bm時,加速電場的頻率應(yīng)為

粒子的動能

當(dāng)時,粒子的最大動能由Bm決定

解得

當(dāng)時,粒子的最大動能由fm決定

解得

試題詳情


同步練習(xí)冊答案