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1、第9单元 磁场特色训练 基础巩固1如图T41所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b相距为d，a、b间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加匀强电场的场强大小为E，方向竖直向上，所加匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，磁感应强度大小等于，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列关于微粒运动的说法不正确的是()图T41A微粒在ab区域的运动时间为B微粒在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r2dC微粒在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为D
2、微粒在ab、bc区域中运动的总时间为22016北京海淀区期末 如图T42所示，水平放置的两个正对的带电金属板MN、PQ间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.在a点由静止释放一带正电的微粒，释放后微粒沿曲线acb运动，到达b点时速度为零，c点是曲线上离MN板最远的点已知微粒的质量为m，电荷量为q，重力加速度为g，不计微粒所受空气阻力，则下列说法中正确的是()图T42A微粒在a点时加速度方向竖直向下B微粒在c点时电势能最大C微粒运动过程中的最大速率为D微粒到达b点后将沿原路径返回a点32015北京东城区期末 如图T43甲所示，两个平行金属板正对放置，板长l10 cm，间
3、距d5 cm，在两板间的中线OO的O处一个粒子源，其沿OO方向连续不断地放出速度v01.0105 m/s的质子两平行金属板间的电压u随时间变化的ut图线如图乙所示，电场只分布在两板之间在两平行金属板边缘的右侧分布有范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B103 T，方向垂直于纸面向里，磁场边缘MN与OO垂直质子的比荷取1.0108 C/kg，质子之间的作用力忽略不计，下列说法正确的是()图T43A00.2 s内有质子进入磁场区域的时间是0.15 sB质子在电场中运动的最长时间是0.10 sC质子在磁场中做圆周运动的最大半径是0.5 mD质子在磁场中运动的最大速度是105 m/s4(多选)2016北京
4、海淀区期末 半导体内导电的粒子“载流子”有两种：自由电子和空穴(空穴可视为能自由移动的带正电的粒子)，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体，以空穴导电为主的半导体叫P型半导体图T44为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与z轴垂直的上、下两表面之间产生霍尔电势差UH，霍尔电势差大小满足关系UHk，其中k为材料的霍尔系数若每个载流子所带电荷量的绝对值为e，下列说法中正确的是()图T44A如果上表面电势高，则该半导体为P型半导体B如果上
5、表面电势高，则该半导体为N型半导体C霍尔系数较大的材料，其内部单位体积内的载流子数目较多D样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为 能力提升52016江苏清江中学周练 如图T45所示，在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场，其竖直边界AB、CD的间距为d，在边界AB左侧有竖直向下、场强为E的匀强电场，现有质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场，随后与边界AB成45角射入磁场，若粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且不碰到正极板(1)求粒子进入磁场时的速度大小；(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；(3)求金属板间的电
6、压U的最小值图T4562015清华大学附中测试 如图T46所示，长为L的平行金属板M、N水平放置，两板之间的距离为d，两板间有水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一个带正电的质点，沿水平方向从两板的正中央垂直于磁场方向进入两板之间，重力加速度为g.图T46(1)若M板接直流电源正极，N板接负极，电源电压恒为U，带电质点以恒定的速度v匀速通过两板之间的复合场(电场、磁场和重力场)，求带电质点的电荷量与质量的比值(2)若M、N接如图T47所示的交变电压(M板电势高时U为正)，L0.5 m，d0.4 m，B0.1 T，质量为m1104 kg、带电荷量为q2102 C的带正电质点以水平速度v1 m/s
7、，从t0时刻开始进入复合场(g取10 m/s2)定性画出质点的运动轨迹；求质点在复合场中的运动时间图T47 挑战自我7如图T48所示，在竖直平面直角坐标系xOy的第一象限内有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度和电场强度的大小分别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，场强大小也为E；第三象限内有一竖直放置的半径为R的绝缘光滑半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N点一质量为m的带电小球从y轴正半轴上的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平进入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点后水平进入第四象限，并在
8、电场中运动(已知重力加速度为g)(1)判断小球的带电性质并求出其所带的电荷量；(2)P点距坐标原点O至少多高？(3)若该小球以满足(2)中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点时开始计时，经时间t2小球与坐标原点O的距离s为多大？图T48特色训练1C解析 微粒在ab区域运动时，竖直方向上受重力作用，做匀减速运动，飞到b板时竖直方向上速度恰好减为零，选项A正确；微粒在ab区域内，由动能定理得qEdmgdmvmv，故qEmg，故微粒在bc区域做匀速圆周运动，其轨迹半径r，又v2gd，B，解得r2d，选项B正确；设微粒在bc区域转过的角度为，由几何关系知30，所以微粒在bc区域做匀速圆周运
9、动的时间为t2，选项C错误；微粒在ab区域运动的时间为t1，微粒在ab、bc区域中运动的总时间为tt1t2，选项D正确2A解析 微粒在a点时，速度为0，故洛伦兹力为0，微粒受到的重力与电场力的方向都是向下的，故此时微粒的加速度方向竖直向下，选项A正确；当微粒由a运动到c点时，电场力做正功，电势能减小，即微粒在c点的电势能最小，选项B错误；微粒在c点时的动能最大，速度最大，如果选项C正确，则存在mgEqBqv，即微粒在c点时受到的重力与电场力的合力和洛伦兹力是平衡的，由于微粒在c点做的是曲线运动，其向心力竖直向上，故这三个力不平衡，故上式是不成立的，选项C错误；微粒到达b后，再向下运动，又会受到
10、向右的洛伦兹力，所以它会向右偏转，而不会沿原路返回到a点，选项D错误3C解析 质子在平行板间做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，时间t11106 s，竖直方向做匀加速直线运动，刚好打在下极板上时，t，可得u25 V，由ut图像可知u25 V是飞出金属板的条件，则有质子飞出电场的时间段在00.025 s和0.1750.2 s，共0.05 s，选项A错误t0时刻进入电场中的质子在电场中运动的时间最长，为t11106 s，选项B错误刚好从下极板边缘飞出的质子速度最大，t1，vmax105 m/s，故选项D错误飞出电场速度最大的质子进入磁场的运动半径最大，Rmax0.5 m，故选项C正确4AD解析
11、如果半导体为P型半导体，则能自由移动的是带正电的粒子，由左手定则可以判断出粒子偏向上表面，故上表面电势高，选项A正确；如果半导体为N型半导体，则能自由移动的是电子，由左手定则可判断电子偏向上表面，故上表面电势低，选项B错误；待电流稳定后，粒子在电场力与洛伦兹力的作用下处于平衡状态，故存在qBqv，而电流的大小又可以表示为IneSvnebcv，二式整理得BIUHnec，又因为UHk，故k，故霍尔系数k较大的材料，其内部单位体积内的载流子数目较少，选项C错误；由式还可以推出n，选项D正确5(1)v0(2)(3)解析 (1)粒子轨迹如图所示，由运动的合成与分解可知vv0.(2)粒子在匀强磁场中做匀速
12、圆周运动，由运动轨迹和几何关系可知其轨道半径Rd又qvBm联立解得：B.(3)设金属板间的最小电压为Umin，粒子进入板间电场至速度为零的过程，由动能定理有qUmin0mv2解得Umin.6(1)(2)图略0.814 s解析 (1)带电质点在复合场中做匀速运动，有BqvqEmg而E解得.(2)质点的运动轨迹如图所示运动时间：t0.814 s.7(1)正电(2)(3)2R解析 (1)小球进入第一象限后，在垂直磁场的平面内做圆周运动，说明重力与电场力平衡，设小球所带的电荷量为q，则qEmg解得q又电场方向竖直向上，故小球带正电(2)设小球做匀速圆周运动的速度为v，轨迹半径为r，由洛伦兹力提供向心力得qBv当小球恰能通过半圆轨道的最高点并沿轨道内侧运动时，P、O距离有最小值，此时应满足mg解得r则P、O的最小距离为y2r.(3)小球由O运动到N的过程中由机械能守恒定律得mg2Rmvmv2解得vN小球从N点进入电场区域后，在绝缘光滑水平面上做类平抛运动，设加速度为a，则沿x轴方向xvNt沿电场方向zat2由牛顿第二定律得at时刻小球距O点的距离为s2R.
