福建省2014届高三物理二轮专题复习：检测卷(八)

1、 一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分。每小题只有一个选项正确)1.电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。电子感应加速器的基本原理如图所示,上下为电磁铁的两个磁极,磁极间有一个环形真空室,磁铁线圈的电流方向如图所示,当线圈中的电流增强时,电子加速运动,则从上往下看()A.感生电场为顺时针方向,电子做顺时针方向运动B.感生电场为顺时针方向,电子做逆时针方向运动C.感生电场为逆时针方向,电子做逆时针方向运动D.感生电场为逆时针方向,电子做顺时针方向运动2.如图所示,质量为m、电荷量为e的质子以某一初速度从坐标原点O沿x轴正方向进入场区,若场区仅存在平行于y轴向上的匀强电场时,质子

2、通过P(d,d)点时的动能为5Ek;若场区仅存在垂直于xOy平面的匀强磁场时,质子也能通过P点。不计质子的重力。设上述匀强电场的电场强度大小为E、匀强磁场的磁感应强度大小为B,则下列说法中正确的是()A.E= QUOTE 错误！未找到引用源。B.E= QUOTE 错误！未找到引用源。C.B= QUOTE 错误！未找到引用源。D.B= QUOTE 错误！未找到引用源。 4.如图所示,长为3L的直导线折成三段做成正三角形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该通电导线受到的安培力大小为()A.2BILB.3BILC. QUOTE 错误！

3、未找到引用源。BILD.05.如图所示,MN是磁感应强度为B的匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0,最远能落在边界上的A点。下列说法正确的有()A.若粒子落在A点的左侧,其速度一定小于v0B.若粒子落在A点的右侧,其速度一定小于v0C.若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能小于v0- QUOTE 错误！未找到引用源。D.若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能大于v0+ QUOTE 错误！未找到引用源。6.(2013南通一模)如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸

4、面内沿各个方向以相同的速率通过P点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的 QUOTE 错误！未找到引用源。将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,则 QUOTE 错误！未找到引用源。等于()A. QUOTE 错误！未找到引用源。B. QUOTE 错误！未找到引用源。C.2D.37.(2013新课标全国卷)空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直于横截面。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60。不计重力,该磁场的磁感应强度大小为()

5、A. QUOTE 错误！未找到引用源。B. QUOTE 错误！未找到引用源。C. QUOTE 错误！未找到引用源。D. QUOTE 错误！未找到引用源。二、计算题(本题共3小题,共44分。需写出规范的解题步骤)8.(16分)如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m,上端接有阻值R=0.80的定值电阻,导轨的电阻可忽略不计。导轨处于磁感应强度B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中,磁场的上边界如图中虚线所示,虚线下方的磁场范围足够大。一根质量m=4.010-2kg、电阻r=0.20的金属杆MN,从距磁场上边界h=0.20m高处,由静止开始沿着金属导轨

6、下落。已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。(1)求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小;(2)求金属杆刚进入磁场时的加速度大小;(3)若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动,则金属杆在匀速下落过程中所受重力对它做功的功率为多大?9.(14分)(2013郑州一模)如图所示,中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上、下两部分,上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场,下部分充满垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度皆为B。一质量为m,带电量为q的带正电粒子从P点进入磁场,速度与边MC的夹角=30。MC边长为a,MN边长为8a,不计粒子重力。求:(1)

7、若要该粒子不从MN边射出磁场,其速度最大值是多少?(2)若要该粒子恰从Q点射出磁场,其在磁场中的运行时间最少是多少?10.(14分)如图甲所示,在直角坐标系中有一个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N。现有一质量为m,带电量为e的电子,恰能从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30,速度大小为v0,此时圆形区域加如图乙所示周期性变化的磁场(磁场从t=0时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为正方向),最后电子运动一段时间后从N点飞出,速度方向与x轴夹角也为30。求:圆形区域磁场的变化周期T、磁感应强度B0的大小各应满足的表达式。答案解析1.【解析】选B。当线

8、圈中的电流增强时,从上往下看,由下向上穿过环形真空室的磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的方向为顺时针方向,也就是感生电场的方向为顺时针方向,电子在感生电场的作用下逆时针加速运动,加速后的电子在洛伦兹力作用下做高速圆周运动,选项B正确,其他选项均错。2.【解题指导】解答本题时应该注意:(1)场区仅存在平行于y轴向上的匀强电场时,粒子做类平抛运动。(2)若场区仅存在垂直于xOy平面的匀强磁场时,粒子做匀速圆周运动。 3.【解题指导】解答本题时要注意以下三点:(1)画出轨迹示意图,找出圆心的位置。(2)根据几何图形,找出运动时间、速度、偏转角的关系。(3)根据速度的变化确定偏转角的变化,进一步

9、求出运动时间的变化情况。【解析】选B。设磁场区域的半径为R,粒子的轨迹半径为r,粒子以速度v在磁场中运动的轨迹如图所示,则由几何关系知,r= QUOTE 错误！未找到引用源。R,又T= QUOTE 错误！未找到引用源。,所以t= QUOTE 错误！未找到引用源。T= QUOTE 错误！未找到引用源。当粒子的速度为v/3时,轨迹半径为r= QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。R,所以偏转角=120,t= QUOTE 错误！未找到引用源。T= QUOTE 错误！未找到引用源。=2t,故选项B正确

10、。4.【解析】选A。正三角形的三条边所受到的安培力大小相等,方向与各自的直导线垂直,受力如图所示,三个力的合力大小为F合=BIL+2BILcos60=2BIL,选项A正确,其他选项均错。5.【解析】选C。只有当带电粒子垂直边界入射,且出射点离入射点的距离为直径时才最远,设OA之间的距离为l,由qvB=m QUOTE 错误！未找到引用源。可得:R1= QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。,当出射点离入射点的最近距离为l-d时,有R2= QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。,联立上式可知此时有最小速度v=v0- QUOTE 错误！未找

11、到引用源。;当出射点离入射点的最远距离为l+d时,有R2= QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。,联立上式可知此时有最大的垂直入射速度v=v0+ QUOTE 错误！未找到引用源。,考虑当入射速度不垂直边界入射时,要想达到最远距离l+d,其速度可以比这个临界速度大,所以选项D错误,C正确。同理可以判断出A、B错误。故选C。6.【解析】选B。设圆形区域磁场的半径为R,根据题述,画出轨迹示意图,如图所示,当粒子射出边界的位置的圆弧弧长是圆周长的 QUOTE 错误！未找到引用源。时,如图中实线PP1所示,根据几何关系可知,轨迹半径r1=Rsin60,由洛伦兹力等于向心力

12、,得到r1= QUOTE 错误！未找到引用源。;当粒子射出边界的位置的圆弧弧长是圆周长的 QUOTE 错误！未找到引用源。时,粒子轨迹如图中实线PP2所示,根据几何关系可得,轨迹半径r2=Rsin30,同理有r2= QUOTE 错误！未找到引用源。联立解得 QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。,选项B正确。7.【解析】选A。粒子进入磁场后做匀速圆周运动,如图所示,根据几何关系可知,粒子做圆周运动的半径r= QUOTE 错误！未找到引用源。R,由qvB=m QUOTE 错误！未找到引用源。可得,B= QUOTE 错误！未找到引用源。,选项A正确。8.【解析】(1)

13、金属杆MN自由下落,设MN刚进入磁场时的速度为v,根据机械能守恒定律有mgh= QUOTE 错误！未找到引用源。mv2 (2分)解得v= QUOTE 错误！未找到引用源。=2.0m/s (1分)MN刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv=0.40 V (1分)通过电阻R的电流大小I= QUOTE 错误！未找到引用源。=0.40A (2分)(2)MN刚进入磁场时,F安=BIl=0.08N (1分)设MN刚进入磁场时的加速度大小为a,根据牛顿第二运动定律有mg-F安=ma (2分)解得a=8.0m/s2 (1分)(3)根据力的平衡条件可知,MN在磁场中匀速下落时有mg=F安 (1分)设MN在磁场中

14、匀速下落时的速度为vm,则此时的感应电动势E=Blvm,感应电流I= QUOTE 错误！未找到引用源。,则安培力F安= QUOTE 错误！未找到引用源。 (1分)联立可解得vm= QUOTE 错误！未找到引用源。=10.0m/s (1分)在匀速下落过程中,重力对金属杆做功的功率P=mgvm=4.0W (3分)答案:(1)0.40A(2)8.0 m/s2(3)4.0 W9.【解析】(1)设该粒子恰好不从MN边射出磁场时的轨迹半径为r,如图所示,则由几何关系有rcos60=r- QUOTE 错误！未找到引用源。, (2分)解得r=a (1分)又由qvB=m QUOTE 错误！未找到引用源。, (2

15、分)解得最大速度为 QUOTE 错误！未找到引用源。 (1分)(2)粒子每经过分界线PQ一次,在PQ方向前进的位移为轨迹半径r的 QUOTE 错误！未找到引用源。倍。设粒子进入磁场后第n次经过PQ线时恰好到达Q点有n QUOTE 错误！未找到引用源。r=8a且r QUOTE 错误！未找到引用源。=4.62n所能取的最小自然数为5 (2分)粒子做圆周运动的周期为T= QUOTE 错误！未找到引用源。 (1分)粒子每经过PQ分界线一次用去的时间为t= QUOTE 错误！未找到引用源。T= QUOTE 错误！未找到引用源。 (2分)粒子到达Q点的最短时间为tmin=5t= QUOTE 错误！未找到引

16、用源。 (1分)答案:(1) QUOTE 错误！未找到引用源。(2) QUOTE 错误！未找到引用源。10. 【解析】在磁场变化的半个周期内,粒子的偏转角为60(如图)。所以,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移等于R。粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是 QUOTE 错误！未找到引用源。=nR=2L (3分)电子在磁场做圆周运动的轨道半径R= QUOTE 错误！未找到引用源。 (3分)得B0= QUOTE 错误！未找到引用源。(n=1,2,3) (2分)若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过 QUOTE 错误！未找到引用源。圆周,同时电子在MN间运动的时间是磁场变化半周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求。应满足的时间条件 QUOTE 错误！未找到引用源。= QUOTE 错误！未找到引用源。,T= QUOTE 错误！未找到引用源。T运= QUOTE 错误！未找到引用源。 (3分)代入B0的表达式得T= QUOTE 错误！未找到引用源