高中物理 重點(diǎn)強(qiáng)化卷3 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 滬科版選修3-1
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重點(diǎn)強(qiáng)化卷(三)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(建議用時(shí):60分鐘)一、選擇題1如圖1所示的正交電場和磁場中,有一粒子沿垂直于電場和磁場的方向飛入其中,并沿直線運(yùn)動(不考慮重力作用),則此粒子()圖1A一定帶正電B一定帶負(fù)電C可能帶正電或負(fù)電,也可能不帶電D一定不帶電【解析】題中帶電粒子在電場中受電場力,在磁場中受洛倫茲力,而帶電粒子做直線運(yùn)動,根據(jù)電場力方向及洛倫茲力方向判定,可知兩力必反向且與運(yùn)動速度垂直,故無法判斷是何種帶電粒子,即帶正電、負(fù)電和不帶電粒子都滿足題設(shè)條件,故正確選項(xiàng)為C.【答案】C2醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí),利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計(jì)由一對電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成,磁極間的磁場是均勻的使用時(shí),兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點(diǎn)的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖2所示由于血液中的正、負(fù)離子隨血液一起在磁場中運(yùn)動,電極a、b之間會有微小電勢差在達(dá)到平衡時(shí),血管內(nèi)部的電場可看做是勻強(qiáng)電場,血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中,兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點(diǎn)間的電勢差為160 V,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為()圖2A1.3 m/s,a正、b負(fù)B2.7 m/s,a正、b負(fù)C1.3 m/s,a負(fù)、b正D2.7 m/s,a負(fù)、b正【解析】由于正、負(fù)離子在勻強(qiáng)磁場中垂直于磁場方向運(yùn)動,利用左手定則可以判斷:a電極帶正電,b電極帶負(fù)電血液流動速度可根據(jù)離子所受的電場力和洛倫茲力的合力為0,即qvBqE得v1.3 m/s.【答案】A31930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖3所示這臺加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說法正確的是()圖3離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器離子從磁場中獲得能量離子從電場中獲得能量ABC D【解析】回旋加速器對離子加速時(shí),離子是由加速器的中心附近進(jìn)入加速器的,故正確,錯(cuò)誤;離子在磁場中運(yùn)動時(shí),洛倫茲力不做功,所以離子的能量不變,故錯(cuò)誤;D形盒D1、D2之間存在交變電場,當(dāng)離子通過交變電場時(shí),電場力對離子做正功,離子的能量增加,所以離子的能量是從電場中獲得的,正確,故應(yīng)選B.【答案】B4.由中國提供永磁體的阿爾磁譜儀如圖4所示,它曾由航天飛機(jī)攜帶升空,將來安裝在阿爾法國際空間站中,主要使命之一是探索宇宙中的反物質(zhì)所謂的反物質(zhì)即質(zhì)量與正粒子相等,帶電量與粒子相等但電性相反,例如反質(zhì)子即為H,假若使一束質(zhì)子、反質(zhì)子、粒子和反粒子組成的射線,以相同的速度通過OO進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B2而形成的4條徑跡如圖所示,則() 【導(dǎo)學(xué)號:37930073】圖4A1、3是反粒子徑跡B2、4為反粒子徑跡C1、2為反粒子徑跡D4為反粒子徑跡【解析】根據(jù)左手定則可判定帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向,從而確定1、2為反粒子徑跡【答案】C5(多選)利用如圖5所示的方法可以測得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n,現(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b,厚為d,并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場B,當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí),在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U.已知自由電子的電荷量為e,則下列判斷正確的是()圖5A上表面電勢高B下表面電勢高C該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為D該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為【解析】畫出平面圖如圖所示,由左手定則可知,自由電子向上表面偏轉(zhuǎn),故下表面電勢高,B正確,A錯(cuò)誤再根據(jù)eevB,IneSvnebdv得n,故D正確,C錯(cuò)誤【答案】BD6為監(jiān)測某化工廠的污水排放量,技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖6所示的流量計(jì)該裝置由絕緣材料制成,長、寬、高分別為a、b、c,左右兩端開口在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,在前、后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí),電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積),下列說法中正確的是()圖6A若污水中正離子較多,則前表面比后表面電勢高B若污水中負(fù)離子較多,則前表面比后表面電勢高C污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大D污水流量Q與U成正比,與a、b無關(guān)【解析】由左手定則可以判斷出若正離子較多時(shí),正離子受到的洛倫茲力使其向后表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致后表面電勢高,同理若負(fù)離子較多時(shí),負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致前表面電勢低,故A、B錯(cuò)誤設(shè)前、后表面間的最高電壓為U,則qvB,所以UvBb,由此可知U與離子濃度無關(guān),故C錯(cuò)因Qvbc,而UvBb,所以Q,D正確【答案】D7(多選)用回旋加速器來加速質(zhì)子,為了使質(zhì)子獲得的動能增加為原來的4倍,原則上可以采用下列哪幾種方法()A將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的2倍B將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來的4倍C將D形盒的半徑增大為原來的2倍D將D形盒的半徑增大為原來的4倍【解析】粒子在回旋加速器中旋轉(zhuǎn)的最大半徑等于D形盒的半徑R,由R得粒子最大動能Ekmv2,欲使最大動能為原來的4倍,可將B或R增大為原來的2倍,故A、C正確【答案】AC8在一絕緣、粗糙且足夠長的水平管道中有一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電小球,管道半徑略大于小球半徑,整個(gè)管道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與管道垂直現(xiàn)給帶電小球一個(gè)水平速度v0,且v0,則在整個(gè)運(yùn)動過程中,帶電小球克服摩擦力所做的功為()圖7A0 B.m2C.mv D.m【解析】因?yàn)関0,所以mgqBv0,小球開始受到重力mg、向上的洛倫茲力qBv0、管道對球的支持力N(NmgqBv0)和摩擦力f作用,小球在摩擦力作用下做減速運(yùn)動,直至停止運(yùn)動,所以小球克服摩擦力所做的功的大小為Wf|Ek|mv0mv,C正確【答案】C9(多選)設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,如圖8所示,已知一離子在電場力和洛倫茲力的作用下,從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零,C點(diǎn)是運(yùn)動的最低點(diǎn),忽略重力,下列說法中正確的是()圖8A這離子必帶正電荷BA點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度C離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大D離子到達(dá)B點(diǎn)時(shí),將沿原曲線返回A點(diǎn)【解析】在電場力作用下向下運(yùn)動或在洛倫茲力作用下向右偏轉(zhuǎn),說明離子帶正電,A正確;由能量關(guān)系可知,B、C正確【答案】ABC二、計(jì)算題10.磁流體發(fā)電機(jī)是一項(xiàng)新興的技術(shù),它可以將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能,如圖9所示,平行金屬板A、B間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場,將一束等離子體(高溫下電離的氣體,含有大量的正、負(fù)帶電粒子)噴入磁場,A、B間便產(chǎn)生電壓如果把A、B和用電器連接,A、B就是直流電源的兩極圖中的B板是發(fā)電機(jī)的正極;若A、B間的寬度為a,A、B的板寬為b,板間的磁場為勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場,該發(fā)電機(jī)的電動勢為多大圖9【解析】用左手判斷知正粒子向下偏,所以B板電勢高當(dāng)兩板間的粒子不再偏轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定,此時(shí)每個(gè)粒子都平衡:qvBq,電動勢UBav.【答案】Bav11已知質(zhì)量為m的帶電液滴,以速度v射入互相垂直的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B中,液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動如圖10所示求: 【導(dǎo)學(xué)號:37930074】圖10(1)液滴在空間受到幾個(gè)力作用;(2)液滴帶電荷量及電性;(3)液滴做勻速圓周運(yùn)動的半徑【解析】(1)由于是帶電液滴,它受到重力,又處于電、磁場中,還應(yīng)受到電場力及洛倫茲力共三個(gè)力作用(2)因液滴做勻速圓周運(yùn)動,故必須滿足重力與電場力平衡,所以液滴應(yīng)帶負(fù)電,則有mgEq,求得:q.(3)盡管液滴受三個(gè)力,但合力為洛倫茲力,所以仍可用半徑公式R,把電荷量代入可得R.【答案】(1)三個(gè)力(2)負(fù)電(3)12如圖11所示,在坐標(biāo)系xOy中,第一象限除外的其他象限都充滿勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B0.12 T、方向垂直紙面向內(nèi)P是y軸上的一點(diǎn),它到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離l0.40 m一比荷5.0107 C/kg的帶正電粒子從P點(diǎn)開始進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,初速度v03.0106 m/s、方向與y軸正方向成夾角53并與磁場方向垂直不計(jì)粒子的重力作用已知sin 530.8,cos 530.6,求: 【導(dǎo)學(xué)號:33410142】圖11(1)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑R;(2)在第一象限中與x軸平行的虛線上方的區(qū)域內(nèi)充滿沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(如圖),粒子在磁場中運(yùn)動一段時(shí)間后進(jìn)入第一象限,最后恰好從P點(diǎn)沿初速度的方向再次射入磁場求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E和電場邊界(虛線)與x軸之間的距離d.【解析】(1)粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運(yùn)動,有qv0Bm可得粒子運(yùn)動的軌道半徑R,代入數(shù)據(jù)解得R0.50 m.(2)通過作圖可知(如圖),粒子運(yùn)動軌跡的圓心A恰好落在x軸上由幾何關(guān)系可知:粒子從C點(diǎn)進(jìn)入第一象限時(shí)的位置坐標(biāo)為 xRRcos 0.20 m粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場后做類平拋運(yùn)動,設(shè)粒子在電場中運(yùn)動時(shí)間為t,加速度為a,則ldv0tqEmaxat2vxat粒子運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí),有vxv0tan 由以上各式,代入數(shù)據(jù)解得電場強(qiáng)度E8.0105 N/C電場邊界(虛線)與x軸之間的距離d0.10 m.【答案】(1)0.50 m(2)8.0105 N/C0.10 m- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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