版高考物理复习单元高考模拟特训九新人教版Word格式文档下载.docx
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B.O点最大
C.a、c两点方向相反
D.a、c两点方向相同
由安培定则可知,b、d两处的通电导线在a点的磁场方向如图所示,由平行四边形定则可知,a点的磁感应强度方向垂直ac向下,同理可知c点的磁感应强度方向垂直ac向上,即a、c两点的磁感应强度方向相反,C正确,AD错误;
根据磁感应强度的叠加原理可知,O点的磁感应强度大小为零,B错误.
C
3.
如图所示,从S处发出的电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,发现电子向下极板偏转.设两极板间电场强度为E,磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过,只采取下列措施,其中可行的是( )
A.适当减小电场强度E
B.适当减小磁感应强度B
C.适当增大加速电压U
D.适当增大加速电场极板之间的距离
根据左手定则可知,电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下,故电子向下极板偏转的原因是电场力小于洛伦兹力,要想使电子沿直线从电磁复合场区域通过,则必须有Eq=qvB,所以可以适当增大电场强度或适当减小磁感应强度,A错误、B正确;
由Ue=mv2得v=,可以适当减小加速电压来减小电子进入电磁复合场的速度v,从而使得Eq=qvB,C错误;
适当增大加速电场极板间的距离,但只要两板间电压不变,电子进入磁场的速度就不变,则电子受到的电场力仍小于它受到的洛伦兹力,电子向下偏转,D错误.
B
4.如图所示,某空间存在正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,一带电微粒由a点进入电磁场并刚好沿虚线ab向上运动.下列说法中正确的是( )
A.该微粒一定带负电
B.该微粒的动能一定减少
C.该微粒的电势能一定增加
D.该微粒的机械能不一定增加
微粒受到的重力和电场力是恒力,沿直线运动,则可以判断出微粒受到的洛伦兹力也是恒定的,即该微粒做匀速直线运动,B错误;
如果该微粒带正电,则受到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力,所以不会沿直线运动,故该微粒一定带负电,电场力做正功,电势能一定减少,机械能增加,A正确,C、D错误.
5.如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器—电流天平,某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度,若他测得CD段导线长度4×
10-2m,天平(等臂)平衡时钩码重力4×
10-5N,通过导线的电流I=0.5A,由此测得通电螺线管中的磁感应强度B为( )
A.2.0×
10-3T,方向水平向右
B.5.0×
C.2.0×
10-3T,方向水平向左
D.5.0×
天平平衡时,CD段导线所受的安培力大小为:
F=mg;
由F=BIL得:
B===T=2.0×
10-3T;
根据左手定则可知磁感应强度的方向向右,所以A正确,B、C、D错误.故选A.
6.
[2019·
杭州模拟]如图所示,一轨道由两等长的光滑斜面AB和BC组成,两斜面在B处用一光滑小圆弧相连接,P是BC的中点,竖直线BD右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,B处可认为处在磁场中,一带电小球从A点由静止释放后能沿轨道来回运动,C点为小球在BD右侧运动的最高点,则下列说法正确的是( )
A.C点与A点在同一水平线上
B.小球向右或向左滑过B点时,对轨道压力相等
C.小球向上或向下滑过P点时,其所受洛伦兹力相同
D.小球从A到B的时间是从C到P时间的倍
小球在运动过程中受重力、洛伦兹力和轨道支持力作用,因洛伦兹力永不做功,支持力也不做功,只有重力做功,满足机械能守恒,因此C点与A点等高,在同一水平线上,A项正确;
小球向右或向左滑过B点时速度等大反向,即洛伦兹力等大反向,小球对轨道的压力不等,B项错误;
同理小球向上或向下滑过P点时,洛伦兹力也等大反向,C项错误;
因洛伦兹力始终垂直BC,小球在AB段和BC段(斜面倾角均为θ)的加速度均由重力沿斜面的分力产生,大小为gsinθ,由x=at2得小球从A到B的时间是从C到P的时间的倍,D项正确.
AD
7.[2019·
领航高考冲刺卷]如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里.纸面内有两个半径不同的半圆在b点平滑连接后构成一绝缘光滑环.一带电小球套在环上从a点开始运动,发现其速率保持不变.则小球( )
A.带正电
B.受到的洛伦兹力大小不变
C.运动过程的加速度大小保持不变
D.光滑环对小球始终没有作用力
小球速率不变,则做匀速圆周运动,可知所受的电场力和重力平衡,所以小球受向上的电场力,则小球带正电,选项A正确;
小球的速率不变,根据F洛=Bqv可知受到的洛伦兹力大小不变,选项B正确;
因小球在不同的圆环中运动的半径不同,根据a=可知,小球从小圆环过渡到大圆环的过程中加速度变小,选项C错误;
小球从小圆环过渡到大圆环的过程中,加速度减小,根据F+qvB=ma可知光滑环对小球的作用力要发生变化,且作用力不可能总是零,选项D错误.
AB
8.质谱仪可以测定有机化合物分子结构,现有一种质谱仪的结构可简化为如图所示,有机物的气体分子从样品室注入离子化室,在高能电子作用下,样品气体分子离子化或碎裂成离子.若离子化后的离子带正电,初速度为零,此后经过高压电源区、圆形磁场室(内为匀强磁场)、真空管,最后打在记录仪上,通过处理就可以得到离子比荷,进而推测有机物的分子结构.已知高压电源的电压为U,圆形磁场区的半径为R,真空管与水平面夹角为θ,离子进入磁场室时速度方向指向圆心.则下列说法正确的是( )
A.高压电源A端应接电源的正极
B.磁场室的磁场方向必须垂直纸面向外
C.若离子化后的两同位素X1、X2(X1质量大于X2质量)同时进入磁场室后,出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ,则轨迹Ⅰ一定对应X1
D.若磁场室内的磁感应强度大小为B,当记录仪接收到一个明显的信号时,与该信号对应的离子比荷=
正离子在电场中加速,可以判断高压电源A端应接负极,同时根据左手定则知,磁场室的磁场方向应垂直纸面向外,A错误,B正确;
设离子通过高压电源后的速度为v,由动能定理可得qU=mv2,离子在磁场中偏转,则qvB=m,联立计算得出r=,由此可见,质量大的离子的运动轨迹半径大,即轨迹Ⅱ一定对应X1,C错误;
离子在磁场中偏转轨迹如图所示,由几何关系可知r=,可解得=,D正确.
BD
二、非选择题(本题共3个小题,52分)
9.
(16分)如图,在x轴上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外;
在x轴下方存在匀强电场,电场方向与xOy平面平行,且与x轴成45°
夹角.一质量为m、电荷量为q(q>
0)的粒子以速度v0从y轴上P点沿y轴正方向射出,一段时间后进入电场,进入电场时的速度方向与电场方向相反;
又经过一段时间T0,磁场方向变为垂直于纸面向里,大小不变,不计重力.
(1)求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需的时间;
(2)若要使粒子能够回到P点,求电场强度的最大值.
(1)带电粒子在磁场中做圆周运动,设运动半径为R,运动周期为T,根据洛伦兹力公式及圆周运动规律有,
qv0B=①
T=②
依题意,粒子第一次到达x轴时,运动转过的角度为π,
所需时间t1=T③
联立①②③式得t1=④
(2)粒子进入电场后,先做匀减速运动,直到速度减小为0,然后沿原路返回做匀加速运动,到达x轴时速度大小仍为v0.设粒子在电场中运动的总时间为t2,加速度大小为a,电场强度大小为E,有:
qE=ma⑤
v0=at2⑥
联立⑤⑥式得t2=⑦
根据题意,要使粒子能够回到P点,必须满足
t2≥T0⑧
联立⑦⑧式得,电场强度的最大值为E=⑨
(1)
(2)
10.
(16分)如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E=5N/C,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B=0.5T.有一带正电的小球,质量m=1.0×
10-6kg,电荷量q=2×
10-6C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象),g取10m/s2.求:
(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向.
(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.
(1)小球匀速直线运动时受力如图,其所受的三个力在同一平面内,合力为零,有
qvB=①
代入数据解得v=20m/s②
速度v的方向与电场E的方向之间的夹角θ满足tanθ=③
代入数据解得tanθ=
θ=60°
④
(2)撤去磁场,小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动,设其加速度为a,有a=⑤
设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为x,有x=vt⑥
设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y,有y=at2⑦
a与mg的夹角和v与E的夹角相同,均为θ,又tanθ=⑧
联立④⑤⑥⑦⑧式,代入数据解得
t=2s=3.5s⑨
(1)20m/s 速度v的方向与电场E的方向之间的夹角为60°
(2)3.5s
11.(20分)[2018·
天津卷,11]如图所示,在水平线ab的下方有一匀强电场,电场强度为E,方向竖直向下,ab的上方存在匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.磁场中有一内、外半径分别为R、R的半圆环形区域,外圆与ab的交点分别为M、N.一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放,由M进入磁场,从N射出.不计粒子重力.
(1)求粒子从P到M所用的时间t;
(2)若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出.粒子从M到N的过程中,始终在环形区域中运动,且所用的时间最少,求粒子在Q时速度v0的大小.
(1)设粒子在磁场中运动的速度大小为v,所受洛伦兹力提供向心力,有
qvB=m ①
设粒子在电场中运动所受电场力为F,有
F=qE ②
设粒子在电场中运动的加速度为a,根据牛顿第二定律有
F=ma ③
粒子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动,有
v=at ④
联立①②③④式得
t= ⑤
(2)粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动,其周期与速度、半径无关,运动时间只由粒子所通过的圆弧所对的圆心角的大小决定.故当轨迹与内圆相切时,所用的时间最短.设粒子在磁场中的轨迹半径为r′,由几何关系可得
(r′-R)2+(R)2=r′2 ⑥
设粒子进入磁场时速度方向与ab的夹角为θ,即圆弧所对圆心角的一半,由几何关系知
tanθ= ⑦
粒子从Q射出后在电场中做类平抛运动,在电场方向上的分运动和从P释放后的运动情况相同,所以粒子进入磁场时沿竖直方向的速度同样为v.在垂直于电场方向上的分速度始终等于v0,由运动的合成和分解可得
tanθ= ⑧
联立①⑥⑦⑧式得
v0= ⑨
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