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题型：解答题题类：难易度：困难

2024届广东省名校高三上学期联考（二）物理试卷

如图甲，在平面直角坐标系 $\text{[math]}$ 中，在第一、二象限内存在沿 $\text{[math]}$ 轴正方向，大小 $\text{[math]}$ 的匀强电场（图中未画出）；在第一象限内存在周期性变化的磁场（图中未画出），方向与坐标系所在平面垂直，以磁场方向垂直于坐标系所在平面向外为正方向，磁场强度 $\text{[math]}$ 随时间 $\text{[math]}$ 的变化规律如图乙所示。在坐标原点锁定一质量为 $\text{[math]}$ 的带正电小球，电荷量为 $\text{[math]}$ 。从解除对小球的锁定开始计时， $\text{[math]}$ 时仅改变电场强度的大小并保持恒定，小球恰好在第 $\text{[math]}$ 内做匀速圆周运动。重力加速度 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ 。

（1）、求带电小球第 $\text{[math]}$ 末距离坐标原点的距离以及速度大小；

（2）、求小球做匀速圆周运动的周期并在图甲中定性地画出带电小球在 $\text{[math]}$ 内的运动轨迹；

（3）、若磁场区域为矩形区域且下边界为 $\text{[math]}$ ，区域左边界与 $\text{[math]}$ 轴重合，为保证带电小球离开磁场时的速度方向沿 $\text{[math]}$ 轴正方向，求矩形区域磁场的水平及竖直边长应满足的条件。

举一反三

如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限内存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，第二象限内存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从x轴上的M点沿x轴正方向射入电场，然后从y轴上的N点以大小为v的速度沿与y轴正方向夹角θ=45°的方向射入磁场，最后从x轴上到坐标原点O距离为 $\text{[math]}$ 的P点垂直x轴射出磁场。不计粒子所受的重力。求：

利用电磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，在 $\text{[math]}$ 坐标系的 $\text{[math]}$ 轴左侧存在沿 $\text{[math]}$ 轴负方向的匀强电场， $\text{[math]}$ 轴右侧存在垂直于 $\text{[math]}$ 平面向里、磁感应强度大小为 $\text{[math]}$ 的匀强磁场。现有一质量为 $\text{[math]}$ ，电荷量为 $\text{[math]}$ 的带正电粒子，从P点 $\text{[math]}$ 以大小为 $\text{[math]}$ 的初速度沿 $\text{[math]}$ 轴正方向发射，恰好经过坐标原点O进入右侧磁场，再经过M点（未画出）返回 $\text{[math]}$ 轴左侧，粒子经过M点时在 $\text{[math]}$ 轴左侧增加与右侧相同的磁场（图中未画出），粒子从M点到达N点（未画出）时速度方向第一次与 $\text{[math]}$ 轴平行。不计带电粒子的重力，已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。求：

如图，在坐标系xOy的第二象限存在匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面向里；第三象限内有沿x轴正方向的匀强电场；第四象限的某圆形区域内存在一垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的4倍。一质量为m、带电荷量为q（q>0）的粒子以速率v自y轴的A点斜射入磁场，经x轴上的C点以沿y轴负方向的速度进入电场，然后从y轴负半轴上的D点射出，最后粒子以沿着y轴正方向的速度经过x轴上的Q点。已知OA= $\text{[math]}$ ， OC=d，OD= $\text{[math]}$ ， OQ=4d，不计粒子重力。

（1）求第二象限磁感应强度B的大小与第三象限电场强度E的大小；

（2）求粒子由A至D过程所用的时间；

（3）试求第四象限圆形磁场区域的最小面积。

如图所示，一半径R=1.8m的光滑绝缘圆弧形圆管固定在竖直平面内，R远大于圆管直径，O为圆心，半径OA沿竖直方向，圆弧AC对应的圆心角θ=37°，空间存在OAC平面内水平向右的匀强电场，垂直OAC平面向里的匀强磁场。一质量m=3.6×10^﹣⁴kg，电荷量q=+9.0×10^﹣⁴C的带电小球（直径略小于圆管内径）以v₀=4.0m/s的初速度沿水平方向从A点射入圆管内，后从C点离开做匀速直线运动．已知重力加速度g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力，求：

（1）匀强电场的场强大小E；

（2）匀强磁场的磁感应强度大小B；

（3）小球射入圆管的瞬间对圆管的压力。

质谱仪可以用来测量离子的比荷，为了消除离子初速度的影响，某研究小组设计了如图所示的质谱仪。平行金属板板长为l，中心Z与准直孔 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 共线， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 连线与平行板轴线ZO夹角为 $\text{[math]}$ 。一束正离子经过准直孔射入偏转电场，调节偏转电场大小，使得入射速度最大的离子恰从O点沿ZO方向以速度 $\text{[math]}$ 射出电场，之后保持电场不变。电场右侧存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。电场和磁场被与ZO方向垂直的挡板D隔离，挡板D上开有一小圆孔，圆心在O点，半径为b、通过小孔的离子进入磁场后经偏转打在荧光屏上，其余被挡板吸收并中和，已知入射速度最大的离子打在荧光屏上距O点的距离为 $\text{[math]}$ 。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，忽略场的边界效应、离子的重力和离子间的相互作用。

如图所示，存在垂直平面向外、大小为 $\text{[math]}$ （T）的磁场，另有与 $\text{[math]}$ 正交的电场 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为空间任意点到 $\text{[math]}$ 点的距离， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为系数。一质量为 $\text{[math]}$ 、带电荷量为 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）的粒子绕 $\text{[math]}$ 点做顺时针匀速圆周运动，电场跟随带电粒子同步绕圆心 $\text{[math]}$ 转动，电场方向与速度方向夹角 $\text{[math]}$ 保持不变。带电粒子重力不计，运动时的电磁辐射忽略不计。则：

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