山东省泰安市宁阳一中学年高二上学期月考物理 含答案文档格式.docx
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D.电子将向右偏转,半径变小
4.如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是()
A.a粒子速率最大,在磁场中运动时间最长
B.c粒子速率最大,在磁场中运动时间最短
C.a粒子速率最小,在磁场中运动时间最短
D.c粒子速率最小,在磁场中运动时间最短
5.
e
如图所示,ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形,磁场垂直于纸面向外,比荷为m的电子以速度v0从A点沿AB方向射入,欲使电子能经过BC边,则磁感应强度B的取值应为()
A.B>
3mv0
ae
C.B<
B.B<
2mv0
D.B>
6.如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间
从C点射出磁场,OC与OB成60°
角.现将带电粒子的速度变为v
3
仍从A点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为()
A.1ΔtB.2Δt
2
C.1ΔtD.3Δt
7.美国《大众科学》月刊网站报道,美国明尼苏达大学的研究人员发现.一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能.具体而言,只要略微提高温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图所示.A为圆柱形合金材料,B为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径.现对A进行加热,则()
A.B中将产生逆时针方向的电流
B.B中将产生顺时针方向的电流
C.B线圈有收缩的趋势
D.B线圈有扩张的趋势
8.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动过程中,线圈ab将()
A.静止不动
B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动的方向
二、多项选择题(每题4分,共16分)
9.如图所示,在垂直纸面向里的水平匀强磁场中,水平放置一根粗糙绝缘细直杆,有一个重力不能忽略、中间带有小孔的带正电小球套在细杆上.现在给小球一个水平向右的初速度v0,假设细杆足够长,小球在运动过程中电
荷量保持不变,杆上各处的动摩擦因数相同,则小球运动的速度v与时间t的关系图象
可能是()
10.如图所示,直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场,比荷相同的两个粒子(不计重力)沿AB方向射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出,则()
A.从P点射出的粒子速度大
B.从Q点射出的粒子向心力加速度大
C.从P点射出的粒子角速度大
D.两个粒子在磁场中运动的时间一样长
11.如图所示,一单边有界磁场的边界上有一粒子源,以与水平方向成θ角的不同速率,向磁场中射入两个相同的粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场,粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场,OA=AB,则()
A.粒子1与粒子2的速度之比为1∶2
B.粒子1与粒子2的速度之比为1∶4
C.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1
D.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2
12.如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出.左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确的是()
A.当金属棒ab向右匀速运动时,a点电势高于b点,c点电势高于d点
B.当金属棒ab向右匀速运动时,b点电势高于a点,c点与d点等电势
C.当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,c点电势高于d点
D.当金属棒ab向右加速运动时,b点电势高于a点,d点电势高于c点
卷二(共52分)
三、非选择题
13(12分).如图所示,足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L,导轨间连有定值电阻R,框架平面与水平面之间的夹角为θ
不计导体框架的电阻.整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于框架平面向上,磁感应强度大小为B。
导体棒ab的质量为m,电阻不计,垂直放在导轨上并由静止释放,重力加速度为g.求:
(1)导体棒ab下滑的最大速度;
(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率。
14(12分).如图所示,虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场,电子束经过磁场区后,其运动方向与原入射方向成θ角.设电子质量为m,电荷量为e、不计电子之间相互作用力及所受的重力,求:
(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R;
(2)电子在磁场中运动的时间t;
(3)圆形磁场区域的半径r.
15(12分).如图所示,在屏蔽装置底部中心位置O点放一医用放射源,可通过细缝沿扇形区域向外辐射速率为v
=3.2×
106m/s的α粒子.已知屏蔽装置宽AB=9cm,缝长AD=18cm,α粒子的质量m=6.64×
10-27kg,
电荷量q=3.2×
10-19C.若在屏蔽装置右侧条形区域内
加一匀强磁场来隔离辐射,磁感应强度B=0.332T,方向垂直于纸面向里,整个装置放于真空环境中.
(1)若所有的α粒子均不能从条形磁场隔离区的右侧穿出,则磁场的宽度d至少是多少?
(2)若条形磁场的宽度d=20cm,则射出屏蔽装置的α粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间各是多少?
(结果保留2位有效数字)
16.(16分)如图所示,竖直平面内的空间中,有沿水平方向、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B在磁场中建立竖直的平面直角坐标系xOy,在x<
0的区域内有沿x轴负
向的匀强电场,电场强度大小为E,在x>
0的区域内也存在匀强电场(图中未画出).一个带正电的小球(可视为质点)从x轴上的N点竖直向下做匀速圆周运动至P点后进入x<
0的区域,沿着与水平方向成α=30°
角斜向上做直线运动,通过x轴上的M点,求:
(重力加速度为g,不计空气阻力)
(1)小球运动速度的大小.
(2)在x>
0的区域内所加的电场强度的大小.
(3)小球从N点运动到M点所用的时间.
物理试题参考答案
一、单项选择题
1.解析:
选D.地磁场在赤道上空水平由南向北,从南向北观察,如果小球带正电荷,则洛伦兹力斜向右上方,该洛伦兹力在竖直向上的方向和水平向右方向均有分力,因此,小球落地时间会变长,水平位移会变大;
同理,若小球带负电,则小球落地时间会变短,水平位移会变小,故D正确.
2.解析:
选A.考查带电粒子在磁场中的圆周运动问题.由题意知,带电粒子的平
12mv2
均动能Ek=2mv∝T,故v∝T.由qvB=
3.解析:
选A.
整理得:
B∝T,故选项A正确.
R
4.解析:
选B.由题图可知,粒子a的运动半径最小,圆心角最大,粒子c的运动
v2
半径最大,圆心角最小,由洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力可得:
qvB=m,故
r
半径公式r=mv,T=2πr=2πm,故在质量、带电荷量、磁场的磁感应强度都相同的情
qBvqB
况下,速率越小,半径越小,所以粒子a的运动速率最小,粒子c的运动速率最大,而带电粒子在磁场中的运动时间只取决于运动所对应的圆心角,所以粒子a的运动时间最长,粒子c的运动时间最短.
5.解析:
选C.由题意,若电子正好经过C点,其运动轨迹如图所示,此时其圆周运动的半径R=a=a,要想电子从BC边经过,圆周运动的半径要大于a,由带电粒子
2cos30°
3
在磁场中运动的半径公式r
mam3m
vvv00
=,有<
,即B<
,C选项正确.
qB3eBae
6.解析:
选B.粒子沿半径方向进入圆形磁场区域时,一定沿半径方向射出,如图.粒子在
v2mv2πm
匀强磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,由qvB=mR得R=Bq,T=Bq.由
数学知识得:
粒子以速度v进入磁场时,圆周运动的半径R=3r,转过的圆心角θ=60°
;
粒子以速度v进入磁场时,圆周运动的半径R′=3,转过的圆心角θ′=120°
,周期T
33
与速度无关,所以t′=θ′Δt=2Δt,B正确.
θ
7.解析:
选D.合金材料加热后,合金材料成为磁体,通过线圈B的磁通量增大,由于线圈B内有两个方向的磁场,由楞次定律可知线圈只有扩张,才能阻碍磁通量的变化,C错误,D正确;
由于不知道极性,无法判断感应电流的方向,A、B错误.
8.解析:
选C.滑片P向右滑动过程中,电流增大,线圈处的磁场变强,磁通量增大,根据“阻碍”含义,线圈将阻碍磁通量增大而顺时针转动,故C正确.
二、多项选择题
9.解析:
选BD.由左手定则可判定洛伦兹力的方向竖直向上,若Bqv0=mg,球与杆之间无压力作用,即无摩擦力作用,球匀速运动,对应于B图象;
若Bqv0>
mg,杆对球有向下的压力,由Bqv0=mg+FN知压力随球速度的减小而减小,再由ma=Ff=μFN知小球做加速度逐渐减小的减速运动,对应速度图线的斜率逐渐减小,直到速度减小到使洛伦兹力等于重力后小球匀速运动,题目中无与此情况对应的图象;
若Bqv0<
mg,杆对球产生向上的支持力作用,Bqv0+FN=mg,此情况下支持力随速度的减小而增大,仍由ma=Ff=μFN知小球做加速度逐渐增大的减速运动,对应速度图线的斜率逐渐增大,直到速度为零,此情况与D图对应,故B、D正确.
10.解析:
选BD.粒子的运动轨迹如图所示,粒子在磁场中做圆周运动,分别从P点和Q点
v
射出,洛伦兹力提供向心力:
qvB=m
,轨迹半径r=
mv,两粒子比荷相等,r<r,
PQ
qB
所以vP<vQ,故A错误;
向心加速度a=
=qvB
m
,vP<vQ,所以aP<aQ,故B正确;
粒子在磁场中圆周运动
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