高考物理一轮复习 阶段性效果检测题16（含解析）.doc

2015高考物理一轮复习 阶段性效果检测题16（含解析）一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。多选题已在题号后标出,选不全得4分)1.电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( )a.速率越大，周期越大b.速率越小，周期越大c.速度方向与磁场方向平行d.速度方向与磁场方向垂直2.(2013黄山模拟)下列各图中，运动电荷的速度方向，磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )3.(2013无锡模拟)如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流i通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是( )a.沿路径a运动b.沿路径b运动c.沿路径c运动d.沿路径d运动4.如图所示，有界匀强磁场边界线spmn，速率不同的同种带电粒子从s点沿sp方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与mn垂直；穿过b点的粒子速度v2与mn成60角，设两粒子从s到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1t2为(重力不计)( )a.13b.43c.11d.325.如图是质谱仪工作原理的示意图。带电粒子a、b经电压u加速(在a点初速度为零)后,进入磁感应强度为b的匀强磁场做匀速圆周运动,最后分别打在感光板s上的x1、x2处。图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径,则( )a.a的质量一定大于b的质量b.a的电荷量一定大于b的电荷量c.a运动的时间大于b运动的时间d.a的比荷大于b的比荷6.(多选)(2011海南高考)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从o点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力。下列说法正确的是( )a.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同b.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同c.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同d.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大7.(2013株洲模拟)如图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,一个质量为m、电荷量为-q的带电粒子(重力不计)从ab边的中点o以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与ab边的夹角为60,若要使粒子能从ac边穿出磁场，则匀强磁场的磁感应强度b需满足( )8.(2013苏州模拟)如图所示的圆形区域里匀强磁场方向垂直于纸面向里，有一束速率各不相同的质子自a点沿半径方向射入磁场，这些质子在磁场中( )a.运动时间越长，其轨迹对应的圆心角越大b.运动时间越长，其轨迹越长c.运动时间越短，射出磁场区域时速度越小d.运动时间越短，射出磁场区域时速度的偏向角越大9.(2013合肥模拟)如图所示，边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界oa上有一粒子源s。某一时刻，从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场。已知aoc=60,从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于 (t为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最长时间为( )10.(多选)如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个d形金属盒。在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能ek随时间t的变化规律如图乙所示,忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是( )a.在ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1b.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1c.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大d.要想粒子获得的最大动能越大,可增加d形盒的面积二、计算题(本大题共2小题，共30分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(12分)电子质量为m、电荷量为q,以速度v0与x轴成角射入磁感应强度为b的匀强磁场中,最后落在x轴上的p点,如图所示,求:(1)的长度;(2)电子从由o点射入到落在p点所需的时间t。12.(能力挑战题)(18分)如图所示，m、n为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值。静止的带电粒子带电荷量为+q，质量为m(不计重力)，从点p经电场加速后，从小孔q进入n板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面向外，cd为磁场边界上的一绝缘板，它与n板的夹角为=45，小孔q到板的下端c的距离为l，当m、n两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在cd板上。求：(1)两板间电压的最大值um；(2)cd板上可能被粒子打中的区域的长度x；(3)粒子在磁场中运动的最长时间tm。答案解析1.【解析】选d。由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式t=可知t与v无关，故a、b均错；当v与b平行时，粒子不受洛伦兹力作用，故粒子不可能做圆周运动，只有vb时，粒子才受到与v和b都垂直的洛伦兹力，故c错、d对。2.【解析】选b。根据左手定则，a中f方向应向上，b中f方向应向下,故a错、b对。c、d中都是vb,f=0,故c、d错。3.【解析】选b。由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。则质子的轨迹必定向上弯曲，因此c、d必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则b正确、a错误。4.【解析】选d。如图所示，可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90。从b点射出的粒子对应的圆心角为60。由t=t，可得：t1t2=9060=32，故d正确。【变式备选】如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从p处沿pq方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域，从n处离开磁场，若电子质量为m，带电荷量为e，磁感应强度为b，则( )a.电子在磁场中运动的时间t=b.电子在磁场中运动的时间t=c.洛伦兹力对电子做的功为bevhd.电子在n处的速度大小也是v【解析】选d。洛伦兹力不做功，所以电子在n处速度大小也为v,d正确、c错；电子在磁场中的运动时间t=，a、b均错。5.【解析】选d。根据动能定理qu=mv2,再根据牛顿第二定律qvb=,解得:r=,由于x2x1,故r2r1,即a的比荷大于b的比荷,故a、b错误,d正确。再根据t=,a的运动时间小于b的运动时间,c错误。6.【解析】选b、d。根据带电粒子在磁场中运动的周期t=，由此可知两种粒子在磁场中的运动周期相同，若速度不同的粒子在磁场中转过的圆心角相同时，轨迹可以不同，但运动时间相同，由半径公式r=可知，入射速度相同的粒子轨迹相同，粒子在磁场中运动的时间t=t，即由轨迹所对的圆心角决定，故b、d正确，a、c错误。7.【解析】选b。粒子刚好到达c点时，其运动轨迹与ac相切,如图所示,则粒子运动的半径为r0=acot30。由r=得，粒子要能从ac边射出,粒子运行的半径rr0,解得b选项b正确。8.【解析】选a。质子的速度越小，运动半径越小，轨迹对应的圆心角越大，在磁场中运动的时间越长，但运动轨迹不一定长；同理，速度越大，半径越大，速度的偏向角越小，运动时间越短，故a正确，b、c、d错误。9.【解析】选b。首先要判断出粒子是做逆时针圆周运动。由于所有粒子的速度大小都相同，故弧长越小，粒子在磁场中运动时间就越短；过s点作oc的垂线sd，可知粒子轨迹过d点时在磁场中运动时间最短，根据最短时间为，结合几何知识可得粒子圆周运动半径等于 (如图)；由于粒子是沿逆时针方向运动，故沿sa方向射出的粒子在磁场中运动的时间最长，根据几何知识易知此粒子在磁场中运动轨迹恰为半圆，故粒子在磁场中运动的最长时间为，选项b正确。10.【解析】选a、d。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关,因此,在ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1,选项a正确;带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次,高频电源的变化周期应该等于2(tn-tn-1),选项b错;由r=可知,粒子获得的最大动能取决于d形盒的半径,当轨道半径与d形盒半径相等时就不能继续加速,故选项c错、d对。11.【解析】(1)过o点和p点作速度方向的垂线,两线交点c即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心,如图所示,则可知=2rsin (2分)bqv0= (2分)解得: (2分)(2)由图中可知:2=t=t (2分)又v0=r= (2分)解得:t=。 (2分)答案:(1) (2)12.【解析】(1)m、n两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在cd板上，所以圆心在c点，如图所示，ch=qc=l故半径r1=l (2分)又因qv1b= (2分)qum=mv12 (2分)所以um=。 (2分)(2)设粒子在磁场中运动的轨迹与cd板相切于k点，此轨迹的半径为r2,在akc中：sin45 (2分)解得r2=(-1)l即kc长等于r2=(-1)l (2分)所以cd板上可能被粒子打中的区域的长度x=hk,即x=r1-r2=(2-)l。(2分)(3)打在qe间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半周期，所以tm=。 (4分)答案:(1) (2)(2-)l (3)【总结提升】带电粒子在磁场中运动