高二年物理复合场练习-最后含答案精编版

高二物理电磁场综合练习
一．选择题（本题共12小题；每小题给出的四个选项中,只有一个正确选项）
1．如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E .平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2.平板S 下方有强度为B 0的匀强磁场．下列表述错误
的是( )
A ．质谱仪是分析同位素的重要工具
B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E
B
D ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的比荷越小
2．如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a (不计重力)以一定的初速度由左边界的O 点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O ′点(图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一
个同样的粒子b (不计重力)仍以相同初速度由O 点射入，从区域右边界穿出，则粒子b ( )
A ．穿出位置一定在O ′点下方
B ．穿出位置一定在O ′点上方
C ．运动时，在电场中的电势能一定减小
D ．在电场中运动时，动能一定减小
3．如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场．一带电粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自A 点沿曲线ACB 运动，到达B 点时速度为零，C 为运动的最低点，不计重力，则下列说法错误的是( )
A ．该粒子必带正电荷
B ．A 、B 两点位于同一高度
C ．粒子到达C 时的速度最大
D ．粒子到达B 点后，将沿原曲线返回A 点
4．如图所示，一带正电小球穿在一根绝缘的粗糙直杆上，杆与水平方向成θ角，整个空
间存在竖直向上的匀强电场和垂直于杆方向斜向上的匀强磁场，小球沿杆向下运动，在A 点时的动能为100 J ，在C 点时动能减为零，D 为AC 的中点，在运动过程中( )
A ．小球在D 点时的动能为50 J
B ．小球电势能的增加量等于重力势能的减少量
C ．小球在A
D 段克服摩擦力做的功与在DC 段克服摩擦力做的功相等 D ．到达C 点后小球可能沿杆向上运动
5．如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E ，在竖直平面内建立坐标系xoy ，在y <0的空间里有与场强E 垂直的匀强磁场B ，在y ＞0的空间内，将一质量为m 的带电液滴（可视为质点）自由释放，此液滴则沿y 轴的负方向，以加速度a =2g （g 为重力加速度）作匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质（液滴所带电荷量和质量均不变），随后液滴进入y <0的空间内运动．液滴在y <0的空间内运动过程中 （ ）
A ．重力势能一定是不断减小
B ．电势能一定是先减小后增大
C ．动能不断增大
D ．动能保持不变
6.如图所示，有一带电小球，从两竖直的带电平行板上方某高度处自由落下，两板间匀强磁场方向垂直纸面向外，则小球通过电场、磁场空间时（ ）
A ．可能做匀加速直线运动
B ．一定做曲线运动
C ．只有重力做功
D ．电场力对小球一定做正功
7．如图所示，一个带正电荷的物块m ，由静止开始从斜面上A 点下滑，滑到水平面BC 上的D 点停下来．已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同，且不计物块经过B 处时的机械能损失．先在ABC 所在空间加竖直向下的匀强电场，第二次让物块m 从A 点由静止开始下滑，结果物块在水平面上的D ′点停下来．后又撤去电场，在ABC 所在空间加水平向里的匀强磁场，再次让物块m 从A 点由静止开始下滑，结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D ″点停下来．则以下说法中正确的是(
)
A ．D ′点一定在D 点左侧
B ．D ′点一定与D 点重合
C ．
D ″点一定在D 点左侧 D ．D ″点一定与D 点重合 8．如图所示，虚线EF 的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为
E ，磁感应强度为B .一带电微粒自离E
F 为h 的高处由静止下落，从B 点进入场区，做了一段匀速圆周运动，从D 点射出. 下列说法不正确的是（ ）
A ．微粒受到的电场力的方向一定竖直向上
B ．微粒做圆周运动的半径为
g
h B E 2 C ．从B 点运动到D 点的过程中微粒的电势能先增大后减小
D ．从B 点运动到D 点的过程中微粒的电势能和重力势能之和在最低点C 最小
C
F
9．如图所示，电源电动势为E ，内阻为r ，滑动变阻器电阻为R ，开关K 闭合．两平行极板间有匀强磁场，一带电粒子(不计重力)正好以速度v 匀速穿过两板．以下说法正确的是( )
A ．保持开关闭合，将滑片P 向上滑动一点，粒子将一定向上偏转
B ．保持开关闭合，将滑片P 向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出
C ．保持开关闭合，将a 极板向下移动一点，粒子将一定向下偏转
D ．如果将开关断开，粒子将继续沿直线穿出
10．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。

如图所示表示了它的发电原理：将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场，在磁场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。

如果射入的等离子体速度均为v ，两金属板的板长为L ，板间距离为d ，板平面的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于速度方向，负载电阻为R ，等离子体充满两板间的空间。

当发电机稳定发电时，电流表示数为I ，那么板间等离子体的电阻率为( )
A .
)(R I Bdv d S - B .)(R I
BLv
d S -
C .
)(R I
Bdv
L S - D .
)(R I
BLv L S - 11. 如图所示，一质量为m ，电荷量为q 的带正电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽敞绝缘隧道中。

物块上、下表面与隧道上、下表面的动摩擦因数均为μ，整个空间中存在垂直纸面向里，磁感应强度为B 的水平匀强磁场，现给物块水平向右的初速度v 0，空气阻力忽略不计，物块电荷量不变，隧道足够长，则整运动过程中，物块克服阻力做功不可能是( )
A ．0
B .222320221B q g m mv -
C . 2021mv
D . 2
02
223212mv B
q g m - 12．如图所示，在x 轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小
为B .许多相同的离子，以相同的速率v ，由O 点沿纸面向各个方向(y >0)射入磁场区域．不计离子所受重力，不计离子间的相互影响．图中曲线表示离子运动的区域边界，其中边界与y 轴交点为M ，边界与x 轴交点为N ，且OM ＝ON ＝L .由此可判断( )
A ．这些离子是带负电的
B ．这些离子运动的轨道半径为L
C ．这些离子的荷质比为q m ＝v
LB
D ．当离子沿y 轴正方向射入磁场时会经过N 点
v
上表面
下表面 等离
子
二．计算题（本题共5小题. 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO′在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为α，一质量为m、
带电荷量为+q的圆环A套在OO′棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为
μ，且μ<tanα。

现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：
(1)圆环A的最大加速度为多大?获得最大加速度时的速度为多大?
(2)圆环A能够达到的最大速度为多大?
14.如图所示，某一真空区域内充满匀强电场和匀强磁场，此区域的宽度d = 8 cm，电场强
度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，一电
子以一定的速度沿水平方向射入此区域．若电场与磁场共存，电子穿
越此区域时恰好不发生偏转；若射入时撤去磁场，电子穿越电场区域
时，沿电场方向偏移量y = 3.2 cm；若射入时撤去电场，电子穿越磁
场区域时也发生了偏转。

不计重力作用，求：
（1）电子射入时的初速度的表达式；
（2）电子比荷的表达式；
（3）电子穿越磁场区域后（撤去电场时）的偏转角α。

15．如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。

两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。

将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v
带相等电荷量的墨滴。

调节电源电压至U，墨滴
在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进
入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的
M点。

(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；
(2)求磁感应强度B的值；
(3)现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间的位置。

为了使墨滴仍能到达下板M 点，应将磁感应强度调至B’，则B’的大小为多少？
16. 题目见答题卡。

17. 题目见答题卡。

高二物理电磁场综合答题卡
二、计算题
点时，
参考答案
13.解析： 圆环受力如答图9-3-6所以示，随着速度的增大，洛伦兹力从零逐渐增大，圆环所受的支持力逐渐减小，摩擦力亦减小，所以金属环将做一个加速度逐渐增大的加速运动，达到最大速度v max 后做匀速运动。

（1）由牛顿第二定律知：
ma f mg =-αsin ，0cos =-+αmg F N ，且F =q v B f =μN
当f =0时，此时N =0，
故最大加速度αsin g a =，此时qB
mg v α
cos =。

（2） 随着速度继续增大，N 反向，当a =0时，圆环达到最大速度v max ，0sin ='-f mg α
0cos =-'-αmg N F ，且F =q
v max B f ′=μN ′
联立可得：qB
mg v μαμα)
cos (sin max +=
答案：（1）αsin g ，
qB mg αcos （2）qB
mg μαμα)
cos (sin + 14.解析:（1）电子在复合场中不发生偏转，所受电场力和洛仑兹力平衡：qvB qE = 得初速度的表达式： B
E v =
（2）电子垂直进入匀强电场，向上偏转作类平抛运动：
t v d ⋅= 221t a y ⋅=
m qE
a =
得电子比荷： 222d
B Ey
m q =
（3）电子垂直进入匀强磁场作匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心
力：r
v m qvB 2
=代入比荷的表达式得 )(1022cm y d qB mv r ===
答图9-3-4
mg
f
N
F
答图9-3-6
由图可知，10
8
sin ==
r d α 8.0arcsin =α 或 053=α 答案：（1）B
E （2）222d B Ey （4）0
53
15. 解析：（1）墨滴在电场区域做匀速直线运动，有
得
，由于电场方向向下，电荷所受电场力向上，可知：墨滴带负电荷。

（2）进入电场、磁场共存区域后，重力与电场力平衡，磁场力做匀速圆周运动的向心
力，
考虑墨滴进入磁场和挡板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完
成四分之一圆周运动，则半径R=d,由此可得：
(3)根据题设，墨滴运动轨迹如图，设圆周运动半径为， ，由图示可
得：得：，联立求得：。

答案：，，
16. 解析：(1)如答图9-3-7质点在磁场中的轨迹为一圆弧。

由于质点飞离磁场时，速度垂直于OC ，故圆弧的圆心在OC 上。

依题意，质点轨迹与x 轴的交点为A ，过A 点作与A 点的速度方向垂直的直线，与OC 交于O ′。

由几何关系知，AO ′垂直于
OC ′，O ′是圆弧的圆心。

设圆弧的半径为R ，则有ϕsin d R = ①
答图9-3-7
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11 由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得R
v m qvB 2
= ② 将①式代入②式，得ϕsin m qBd v = ③
（2）质点在电场中的运动为类平抛运动。

设质点射入电场的速度为v 0，在电场中的加速度为a ，运动时间为t ，
则有v 0＝v cos φ ④ v sin φ＝a t ⑤ d =v 0t ⑥ 联立④⑤⑥得d v a ϕϕcos sin 2= ⑦
设电场强度的大小为E ，由牛顿第二定律得qE ＝ma ⑧ 联立③⑦⑧得ϕϕcos sin 32m d qB E =
⑨ 答案：（1）ϕsin m
qBd v =，（2） ϕϕcos sin 32m d qB E =
17. 解析 （1）质点的运动轨迹如答图9-3-3
所示。

质点从P 1到P 2，由平抛运动规律
gt v t h v gt h y ===22
102 求出gh v v v y 2220=+=
方向与x 轴负方向成45°角
（2）质点从P 2到P 3，重力与电场力平衡，洛
仑兹力提供向心力qE =mg R
v m qvB 2
= 222)2()2()2(h h R +=解得: h
g q m B q mg
E 2== （3）质点进入第四象限，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动。

当竖直方向的速度减小到0。

此时质点速度最小，即v 在水平方向的分量
gh v v 245cos min =︒=，方向沿x 轴正方向。

答图9-3-3。