与名师对话高考物理课标版一轮复习单元质量检测08.docx
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与名师对话高考物理课标版一轮复习单元质量检测08
质量检测(八)
时间:
60分钟 总分:
100分
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求.第6~8题有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.)
1.根据所学知识判断下图中正确的是( )
解析:
由左手定则知A正确,B错误;由安培定则知D错误;电场中某点场强方向应沿电场线的切线方向,正电荷受力与其方向相同,C错误.
答案:
A
2.(2014·安徽卷)“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞.已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子在磁场中的运动半径不变.由此可判断所需的磁感应强度B正比于( )
A.
B.T C.
D.T2
解析:
由题意知Ek=
mv2=kT,粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径R=
,联立解得B=
=
∝
,A正确.
答案:
A
3.(2014·新课标全国卷Ⅰ)
如图所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出),一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变.不计重力.铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )
A.2B.
C.1D.
解析:
假设粒子在MN上方时速度大小为v1,在MN下方时速度大小为v2,由题意
mv
=2×
mv
,可得
=
.粒子在磁场中做圆周运动,有qvB=m
,得B=
,又
=2,解得
=
,D正确.
答案:
D
4.
(2014·唐山二模)如图是某离子速度选择器的原理示意图,在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向平行于轴线.在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N,现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子,从M孔以α角入射,一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出(不考虑离子间的作用力和重力).则从N孔射出的离子( )
A.是正离子,速率为kBR/cosα
B.是正离子,速率为kBR/sinα
C.是负离子,速率为kBR/sinα
D.是负离子,速率为kBR/cosα
解析:
因为离子向下偏,根据左手定则,离子带正电,运动轨迹如图所示,由几何关系可知r=
,由qvB=m
可得v=
,故B正确.
答案:
B
5.
如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根竖直放置的平行导轨AB、CD.导轨上放有质量为m的金属棒MN,棒与导轨间的动摩擦因数为μ.现从t=0时刻起,给棒通以图示方向的电流,且电流强度与时间成正比,即I=kt,其中k为恒量.若金属棒与导轨始终垂直,则在下列图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中,正确的是( )
解析:
当金属棒所受摩擦力Ff=μBIL=μBLkt
答案:
C
6.
(2014·东城区模拟)如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是( )
A.B=mg
方向垂直斜面向上
B.B=mg
方向垂直斜面向下
C.B=mg
方向竖直向上
D.B=mg
方向竖直向下
解析:
外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,则导体棒受到沿斜面向上的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则B=mg
,故A正确;外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则导体棒受到沿斜面向下的安培力、支持力与重力,不可能处于平衡状态,故B错误;外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上,则导体棒受到水平向右的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则B=mg
,故C正确;外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下,则导体棒受到水平向左的安培力、支持力与重力,不可能处于平衡状态,故D错误.
答案:
AC
7.
(2014·沈阳模拟)如图所示,匀强磁场的边界为平行四边形ABCD,其中AC边与对角线BC垂直,一束粒子以不同大小的速度v沿BC从B点射入磁场,不计粒子的重力和粒子之间的相互作用,关于粒子在磁场中运动的情况,下列说法中正确的是( )
A.入射速度越大的粒子,其运动时间越长
B.入射速度越大的粒子,其运动轨迹越长
C.从AB边出射的粒子的运动时间都相等
D.从AC边出射的粒子的运动时间不相等
解析:
如图所示,若粒子从AB边射出,AB为轨迹的弦,弦切角相等.因而圆心角相等,运动时间相等,A错、C对;当粒子从AC边射出时,v越大,轨迹变短,且运动时间不等,B错、D对.
答案:
CD
8.如图所示,一个带正电荷的物块m,由静止开始从斜面上A点下滑,滑到水平面BC上的D点停下来.已知物块与斜面及水平面间的动摩擦因数相同,且不计物块经过B处时的机械能损失.先在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场,第二次让物块m从A点由静止开始下滑,结果物块在水平面上的D′点停下来.后又撤去电场,在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场,再次让物块m从A点由静止开始下滑,结果物块沿斜面滑下并在水平面上的D″点停下来.则以下说法中正确的是( )
A.D′点一定在D点左侧B.D′点一定与D点重合
C.D″点一定在D点右侧D.D″点一定与D点重合
解析:
仅在重力场中时,物块由A点至D点的过程中,由动能定理得mgh-μmgcosαs1-μmgs2=0,即h-μcosαs1-μs2=0,由题意知A点距水平面的高度h、物块与斜面及水平面间的动摩擦因数μ、斜面倾角α、斜面长度s1为定值,所以s2与重力的大小无关,而在ABC所在空间加竖直向下的匀强电场后,相当于把重力增大了,s2不变,D′点一定与D点重合,B正确;在ABC所在空间加水平向里的匀强磁场后,洛伦兹力垂直于接触面向上,正压力变小,摩擦力变小,重力做的功不变,所以D″点一定在D点右侧,C正确.
答案:
BC
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
9.(10分)
如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度B=2×10-3T;磁场右边是宽度L=0.2m、场强E=40V/m、方向向左的匀强电场.一带电粒子电荷量q=-3.2×10-19C,质量m=6.4×10-27kg,以v=4×104m/s的速度沿OO′垂直射入磁场,在磁场中偏转后进入右侧的电场,最后从电场右边界射出.(不计重力)求:
(1)大致画出带电粒子的运动轨迹;
(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径;
(3)带电粒子飞出电场时的动能Ek.
解析:
(1)轨迹如图所示
(2)带电粒子在磁场中运动时,由牛顿运动定律得
qvB=m
R=
=
m=0.4m
(3)Ek=EqL+
mv2=40×3.2×10-19×0.2J+
×6.4×10-27×(4×104)2J=7.68×10-18J.
答案:
(1)轨迹见解析图
(2)0.4m (3)7.68×10-18J
10.(12分)
(2014·贵州六校联考)如图所示,在O≤x≤d的空间,存在垂直xOy平面的匀强磁场,方向垂直xOy平面向里.y轴上P点有一小孔,可以向y轴右侧垂直于磁场方向不断发射速率均为v、与y轴所成夹角θ可在0~180°范围内变化的带负电的粒子.已知θ=45°时,粒子恰好从磁场右边界与P点等高的Q点射出磁场,不计重力及粒子间的相互作用.求:
(1)磁场的磁感应强度;
(2)若θ=30°,粒子射出磁场时与磁场边界的夹角(可用三角函数、根式表示);
(3)能够从磁场右边界射出的粒子在磁场中经过的区域的面积(可用根式表示).
解析:
(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,设粒子的轨道半径为R,磁场的磁感应强度为B,则
qvB=m
如图甲所示,由几何关系
d=2Rcos45°
解得B=
(2)如图甲所示,由几何关系
d=Rcos30°+Rcosα
解得cosα=
(3)能够从磁场右边界射出的粒子在磁场中经过的区域,如图乙中两圆弧间斜线部分所示,由几何关系R2-(d-R)2=(PM)2
该区域面积为S=d·(PM)
解得S=d2
答案:
(1)
(2)cosα=
(3)d2
11.(14分)(2014·北京海淀一模)如图所示,是电视显像管工作原理图.炽热的金属丝发射出电子,在金属丝K和金属板M之间加一电压U,使电子在真空中加速后,从金属板的小孔C穿出,进入有界abcd矩形匀强磁场,经匀强磁场射出后,打在荧光屏上,荧光屏被电子束撞击而发光.已知电子的比荷
=
×1011C/kg,匀强磁场的磁感应强度B=1.0×10-4T,磁场的长度l=12cm,磁场的右边界距离荧光屏L=15cm.加速电压U=20V时,电子恰好从有界匀强磁场的右下角c点飞出.不计电子间的相互作用及重力影响.求:
(1)电子射入磁场时的速度大小;
(2)电子在磁场中运动的轨道半径;
(3)电子打在荧光屏上的亮点与荧光屏中心O点的距离.
解析:
(1)设电子到达金属板的小孔C时的速度为v,根据动能定理
eU=
mv2
v=
=2.7×106m/s
电子离开C后做匀速直线运动,所以电子射入磁场时的速度大小等于2.7×106m/s.
(2)设电子在磁场中运动的轨道半径为R,根据牛顿运动定律
evB=m
,R=
=15cm
(3)如图所示,设电子打在荧光屏上的A点,距离中心O点距离为x,磁场一半的宽度为x1,电子在磁场中的偏转角为θ,由图及几何知识可知,
x1=R-
=6cm
x=x1+Ltanθ
tanθ=
代入数据解得x=26cm
答案:
(1)2.7×106m/s
(2)15cm (3)26cm
12.
(16分)(2014·浙江测试)如图所示,有3块水平放置的长薄金属板a、b和c,a、b之间相距为L.紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管,两管口正好位于小孔M、N处.板a与b、b与c之间接有电压可调的直流电源,板b与c间还存在方向垂直纸面向外的匀强磁场.当体积为V0、密度为ρ、电荷量为q的带负电油滴,等间隔地以速率v0从a板上的小孔竖直向下射入,调节板间电压Uba和Ubc,当Uba=U1、Ubc=U2时,油滴穿过b板M孔进入细管,恰能与细管无接触地从N孔射出.忽略小孔和细管对电场的影响,不计空气阻力.求:
(1)油滴进入M孔时的速度v1;
(2)b、c两板间的电场强度E和磁感应强度B的值;
(3)当油滴从细管的N孔射出瞬间,将Uba和B立即调整到U′ba和B′,使油滴恰好不碰到a板,且沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔,请给出U′ba和B′的结果.
解析:
(1)油滴入电场后,重力与电场力均做功,设到M点时的速度为v1,由动能定理
mv
-
mv
=mgL+qU1
而油滴质量m=ρV0
得:
v1=
(2)油滴进入电场、磁场共存区域,恰与细管无接触地从N孔射出,须电场力与重力平衡,有:
mg=qE
得:
E=
油滴在半圆形细管中运动时,洛伦兹力提供向心力,有:
qv1B=
得:
B=
=
(3)若油滴恰不能撞到a板,且再返回并穿过M点,由动能定理得:
0-
mv
=-mgL-qU′ba
所以U′ba=U1+
考虑到油滴返回时速度方向与原速度方向相反,为了使油滴沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔,磁感应强度的大小不变,方向相反,即:
B′=-B
答案:
(1)
(2)
(3)U′ba=U1+
B′=-B
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