文档介绍：北京市各区2011年高三物理模拟试题分类汇编:
选修3-1磁场
.(2011东城二模)如图所示,两个带等量正电荷的小球与水平放置的光滑绝缘杆相连,并固定在垂直纸面向外的匀强磁场中,杆上套有一个带正电的小环,带电小球和小环都可视为点电荷。若将小环由静止从图示位置开始释放,在小环运动的过程中,下列说法正确的是
B
+
+
.(2011朝阳二模)如图所示,长方体发电导管的前后两个侧面的绝缘体,上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极,两极间距为d,极板面积为S,这两个极与电变电阻R相连。在垂直前后侧面的方向上,有一匀强磁场,磁感应强度大小为B。发电导管内有电阻率为的高温电离气体,气体以速度v向右流动,并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场的作用,将产生大小不变的电动势,若不计气体流动时的阻力,由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率。调节可变电阻的阻值,根据上面的公式或你所学过的物理知识,可求得可变电阻R消耗电功率的最大值为( )
A. B.
C. D.
答案:B
.(2011丰台二模)(18分)飞行时间质谱仪可以对气体分子进行分析。飞行时间质谱仪主要由脉冲阀、激光器、加速电场、偏转电场和探测器组成,探测器可以在轨道上移动以捕获和观察带电粒子。整个装置处于真空状态。加速电场和偏转电场电压可以调节,只要测量出带电粒子的飞行时间,即可以测量出其比荷。
如图所示,脉冲阀P喷出微量气体,经激光照射产生不同价位的离子,自a板小孔进入a、b间的加速电场,从b板小孔射出,沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区,到达探测器。已知加速电场a、b板间距为d,偏转电场极板M、N的长度为L1,宽度为L2。不计离子重力及进入a板时的初速度。
(1)设离子带电粒子比荷为k(k=q/m),如a、b间的加速电压为U1,试求离子进入偏转电场时的初速度v0;
(2)当a、b间的电压为U1时,在M、N间加上适当的电压U2,离子从脉冲阀P喷出到到达探测器的全部飞行时间为t。请推导出离子k比荷的表达式;
(3)在某次测量中探测器始终无法观察到离子,分析原因是离子偏转量过大,打到极板上,请说明如何调节才能观察到离子?
d
L1
ML
N
S
探测器
激光束
P
b
a
L2
轨道
.(2011海淀二模)(20分)在水平地面上方的足够大的真空室内存在着匀强电场和匀强磁场共存的区域,且电场与磁场的方向始终平行,在距离水平地面的某一高度处,有一个带电量为q、质量为m的带负电的质点,以垂直于电场方向的水平初速度v0进入该真空室内,取重力加速度为g。求:
(1)若要使带电质点进入真空室后做半径为R的匀速圆周运动,求磁感应强度B0的大小及所有可能的方向;
(2)当磁感应强度的大小变为B时,为保证带电质点进入真空室后做匀速直线运动,求此时电场强度E的大小和方向应满足的条件;
(3)若带电质点在满足第(2)问条件下运动到空中某一位置M点时立即撤去磁场,此后运动到空中另一位置N点时的速度大小为v,求M、N两点间的竖直高度H及经过N点时重力做功的功率。
答案:(20分)
解:(1)由于带电质点在匀强电场E0和匀强磁场B0共存的区域做匀速圆周运动,所以受到的电场力必定与重力平衡,即 qE0 =mg (3分)
根据牛顿第二定律和向心力公式
(2分)
答图1
F
mg
F电
f洛
B
O
q
甲
E
q
F电
F
f洛
mg
E
B
乙
O
解得(1分)
磁感应强度B0为竖直向上或竖直向下。
(2)磁场B和电场E方向相同时,如答图1甲所示;磁场B和电场E方向相反时,如答图1乙所示。
由于带电质点做匀速直线运动,由平衡条件和几何关系可知
解得(2分)
图中的θ角为(2分)
即电场E的方向为沿与重力方向夹角且斜向下的一切方向,或,且斜向下方的一切方向。(2分)
(3)当撤去磁场后,带电质点只受电场力和重力作用,这两个力的合力大小为qv0B,方向既垂直初速度v0的方向也垂直电场E的方向。
设空中M、N两点间的竖直高度为H,因电场力在这个过程中不做功,则由机械能守恒定律得
m v2=mgH+m v02 (2分)
解得(2分)
因带电质点做类平抛运动,由速度的分解可求得带电质点到达N点时沿合力方向的分速度大小为 vN= (2分)
又因电场力在这个过程中不做功,带电质点到达N点时,重力做功的功率等于合外力在此时的瞬时功率,解得 PN=qv0BvN= (2分)
. (2011东城二模)(20分)如图所示装置由加速电场、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电场处