电场恒定电流.docx

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电场恒定电流

电场+恒定电流3

（总分：

293考试时间：

159.7分钟）

学校___________________班级____________姓名___________得分___________

一、非选择题（本大题共18题,共计293分）

1、（18分）

如图（a）所示，在以O为圆心，内外半径分别为R1和R2的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，R1＝R0，R2＝3R0.一电荷量为＋q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力．

（1）已知粒子从外圆上以速度v1射出，求粒子在A点的初速率v0的大小．

（2）若撤去电场，如图（b），已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v2射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间．

（3）在图（b）中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为v3，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？

2、（20分）

静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x＝0为中心、沿x轴方向做周期性运动．已知该粒子质量为m、电量为－q，其动能与电势能之和为－A（0＜A＜qφ0）．忽略重力．求

（1）粒子所受电场力的大小；

（2）粒子的运动区间；

（3）粒子的运动周期．

3、（22分）

如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为m、电荷量为－q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．通过调整两板间距d可以改变收集效率η.当d＝d0时，η为81%（即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集）．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．

图甲　　　　　　　　　　　　图乙

（1）求收集效率为100%时，两板间距的最大值dm；

（2）求收集效率η与两板间距d的函数关系；

（3）若单位体积内的尘埃数为n，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量ΔM/Δt与两板间距d的函数关系，并绘出图线．

4、（19分）

如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成Ⅰ和Ⅱ两个区域．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平向右射入Ⅰ区．粒子在Ⅰ区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在Ⅱ区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．求粒子首次从Ⅱ区离开时到出发点P0的距离．粒子的重力可以忽略．

5、（18分）

利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用．

如图所示的矩形区域ACDG（AC边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝．离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到GA边，被相应的收集器收集．整个装置内部为真空．

已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2（m1＞m2），电荷量均为q.加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初速度可以忽略．不计重力，也不考虑离子间的相互作用．

（1）求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1；

（2）当磁感应强度的大小为B时，求两种离子在GA边落点的间距s；

（3）在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度．若狭缝过宽，可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离．

设磁感应强度大小可调，GA边长为定值L，狭缝宽度为d，狭缝右边缘在A处．离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场．为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度．

6、（15分）

反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动．已知电场强度的大小分别是E1＝2.0×103N/C和E2＝4.0×103N/C，方向如图所示，带电微粒质量m＝1.0×10－20kg，带电量q＝－1.0×10－9C，A点距虚线MN的距离d1＝1.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应．求：

（1）B点距虚线MN的距离d2；

（2）带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.

7、（16分）

如图所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里．一带正电的粒子（不计重力）从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出．

（1）求电场强度的大小和方向．

（2）若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经时间恰从半圆形区域的边界射出．求粒子运动加速度的大小．

（3）若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间。

8、（20分）

如图所示，正方形绝缘光滑水平台面WXYZ边长l＝1.8m，距地面h＝0.8m．平行板电容器的极板CD间距d＝0.1m且垂直放置于台面，C板位于边界WX上，D板与边界WZ相交处有一小孔．电容器外的台面区域内有磁感应强度B＝1T、方向竖直向上的匀强磁场．电荷量q＝5×10－13C的微粒静止于W处，在CD间加上恒定电压U＝2.5V，板间微粒经电场加速后由D板所开小孔进入磁场（微粒始终不与极板接触），然后由XY边界离开台面．在微粒离开台面瞬时，静止于X正下方水平地面上A点的滑块获得一水平速度，在微粒落地时恰好与之相遇．假定微粒在真空中运动，极板间电场视为匀强电场，滑块视为质点，滑块与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10m/s2.

（1）求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的极性；

（2）求由XY边界离开台面的微粒的质量范围；

（3）若微粒质量m0＝1×10－13kg，求滑块开始运动时所获得的速度．

9、（30分）

八、水是人类及自然界不可或缺的重要资源。

大河流域往往是人类文明的摇篮。

36.对绝大多数生物来说，没有水就不能存活。

地球上如果没有水，也就没有生命。

　请回答下列各题：

（1）水在植物生命活动中的意义是①；②；③。

（2）在全球水循环中，陆地水主要通过和方式进入到大气层中。

　（3）我国西部地区干旱缺水，为改善这种状况可采取植树种草的措施，因为森林和草地具有保持水土、和等功能。

37.人类的不恰当活动，常造成严重的水质污染，从而破坏了水体环境。

图3、图4及表格是黄河中游某支流一水文站的实测结果。

据此回答：

                                                                    图3

不同温度下DO（溶解氧）饱和值表

水温（℃）

25

26

27

29

31

32

34

DO饱和值（毫克/升）

8.15

8.00

7.85

7.65

7.43

7.30

7.20

（1）该河月均流量最低值与最高值之比约为分之一。

（2）当地的黄金生产及造纸、食品加工等乡镇企业的排污造成该河段枯水期富营养化严重，在凌晨5：

00，河水的DO（溶解氧）含量的饱和度仅为％，但在午后，DO出现过饱和，如在18：

00，DO饱和度可高达110％。

其主要原因是①②　  　。

（3）因地制宜地控制该地水污染的措施有　　　　　　　　　 　　。

38.某市计划每日增加供水180万吨，在市郊修建了一水库。

为了将水送入水库，需要将水渠的水提高30m。

设每根输水管水泵功率为100kW，且水泵昼夜不停地工作。

如不计机械能的损耗，至少需要安装多少根输水管？

每根输水管中每秒流过的水量为多少吨？

取g＝10m/s2。

39.黄河在中华民族的发展史上具有重要地位，以黄河为主题的《黄河大合唱》家喻户晓。

（1）《黄河大合唱》创作于什么历史时期？

（2）结合“黄河是中华民族的母亲河”这一说法，说明黄河对于中华民族的意义。

10、（7分）

18.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.

　现有下列器材：

力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）.

　请完成对该物体质量的测量.

（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图.

（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m.

　（3）请设想实验中可能会出现的一个问题.

11、（20分）

29.实验室中现在器材如实物图1所示，有：

　电池E，电动势约10V，内阻约1 Ω；电流表A1，量程10A，内阻r1约为0.2 Ω；

　电流表A2，量程300mA，内阻r2约为5 Ω；电流表A3，量程250mA，内阻r3约为5 Ω；

 电阻箱R1，最大阻值999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω;

 滑线变阻器R2，最大阻值100 Ω；开关S，导线若干。

             图2

（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？

答：

。

（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。

（3）你要读出的物理量是           。

用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。

12、（9分）

16.图1中E为电源，其电动势为g，R1为滑线变阻器，R2为电阻箱，A为电流表.用此电路，经以下步骤可近似测得A的内阻RA：

①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于，然后读出R2的值，取RA≈R2.

（1）按图1所示电路在图2所给出的实物图中画出连接导线.

图1

图2

（2）真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即 .试导出它与电源电动势、电流表量程I0及电流表内阻RA 的关系式.

（3）若I0＝10mA，真实值RA约为30，要想使测量结果的相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？

13、（6分）

16.要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻r（约几欧），提供下列器材：

电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）、电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱（0～9999Ω）、电键、导线若干.

某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路.实验步骤如下：

（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R1＝10 Ω，读得电压表的读数为U1.

（2）将电阻箱R阻值调到R2＝20 Ω，读得电压表的读数为U2，由方程组

 解出、r.

　为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？

14、（9分）

16.图1中E为电源，其电动势为，R1为滑线变阻器，R2为电阻箱，A为电流表.用此电路，经以下步骤可近似测得A的内阻RA：

①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于，然后读出R2的值，取RA≈R2.

（1）按图1所示电路在图2所给出的实物图中画出连接导线.

图1

图2

（2）