单元检测3-教学设计

第八章第二单元单元检测(时间：45分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．如图1是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹．云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知粒子()A．带正电，由下往上运动图1B．带正电，由上往下运动C．带负电，由上往下运动D．带负电，由下往上运动解析：由图可以看出，上方的轨迹半径小，说明粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运动；再根据左手定则，可以判定粒子带正电．故选A.答案：A2．如图2所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在AB间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，摆球加速度大小为a2，则()A．F1＞F2，a1＝a2B．F1＜F2，a1＝a2图2C．F1＞F2，a1＞a2D．F1＜F2，a1＜a2解析：绳的拉力、洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直，不做功．只有重力做功，所以a1＝a2，当单摆由A摆到最低点C时，绳的拉力和洛伦兹力方向相同，由B摆到最低点C时，绳的拉力与洛伦兹力方向相反，故F1＜F2.答案：B3．(2022·长沙模拟)随着生活水平的提高，电视机已进入千家万户，显像管是电视机的重要组成部分．如图3所示为电视机显像管及其偏转线圈L的示意图．如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，不可能是下列哪些原因引起的()图3A．电子枪发射能力减弱，电子数减少B．加速电场的电压过高，电子速率偏大C．偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少D．偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱解析：画面变小是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径变大造成的，由公式r＝eq\f(mv,qB)知，因为加速电压增大，将引起v增大，而偏转线圈匝数或电流减小，都会引起B减小，从而使轨道半径增大，偏转角减小，画面变小．综上所述，只有A项符合题意．答案：A4．如图4所示，直径为R的绝缘筒中为匀强磁场区域，磁感应强度为B、磁感线垂直纸面向里，一个质量为m、电荷量为q的正离子，以速度v从圆筒上C孔处沿直径方向射入筒内，如果离子与圆筒碰撞三次(碰撞时不损失能量，且时间不计)，又从C孔飞出，则离子在磁场中运动的时间为()图4①eq\f(2πR,v)②eq\f(πR,v)③eq\f(2πm,qB)④eq\f(πm,qB)A．①③B．①④C．②③D．②④解析：根据题意画出离子运动轨迹，由对称性可知离子运动的轨迹为四个eq\f(1,4)圆，半径等于圆筒的半径，总时间等于一个圆的周期，所以①③正确．答案：A5．长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图5所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是()图5A．使粒子的速度v＜eq\f(BqL,4m)B．使粒子的速度v＞eq\f(BqL,m)C．使粒子的速度eq\f(BqL,m)<v<eq\f(5BqL,4m)D．使粒子速度eq\f(BqL,4m)＜v＜eq\f(5BqL,4m)解析：现在问题归结为求粒子能在右边穿出时r的最小值r1，以及粒子在左边穿出时r的最大值r2.由几何知识得，粒子擦着上板从右边穿出时，圆心在O点，有：r12＝L2＋(r1－eq\f(L,2))2，得r1＝eq\f(5L,4)，又由于r1＝eq\f(mv1,qB)得v1＝eq\f(5qBL,4m)，∴v＞eq\f(5qBL,4m)时粒子能从右边穿出．粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在O′点，有r2＝eq\f(L,4)，又由r2＝eq\f(mv2,qB)得v2＝eq\f(qBL,4m)，∴v＜eq\f(qBL,4m)时粒子能从左边穿出．综上可得正确选项是A.答案：A6．质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场．如图6所示为质谱仪的原理图．设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的P点，设OP＝x，则在图7中能正确反映x与U之间的函数关系的是()图6图7解析：带电粒子先经加速电场加速，故qU＝eq\f(1,2)mv2，进入磁场后偏转，OP＝x＝2r＝eq\f(2mv,qB)，两式联立得，OP＝x＝eq\r(\f(8mU,B2q))∝eq\r(U)，所以B为正确答案．答案：B7．(2022·泉州模拟)如图8所示是某粒子速度选择器的示意图，在一半径为R＝10cm的圆柱形桶内有B＝10－4T的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱形桶某一直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔．粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出．现有一粒子源发射比荷为eq\f(q,m)＝2×1011C/kg的阳离子，粒子束中速度分布连续，不计重力．当角θ＝45°时，出射粒子速度v的大小是()\r(2)×106m/sB．2eq\r(2)×106m/sC．2eq\r(2)×108m/sD．4eq\r(2)×106m/s解析：由题意，粒子从入射孔以45°角射入匀强磁场，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动．能够从出射孔射出的粒子刚好在磁场中运动eq\f(1,4)周期，由几何关系知r＝eq\r(2)R，又r＝eq\f(mv,qB)，v＝eq\f(qBr,m)＝2eq\r(2)×106m/项正确．答案：B8．如图9所示，匀强磁场中有一个电荷量为q的正离子，自a点沿半圆轨道运动，当它运动到b点时，突然吸收了附近若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到c点，已知a、b、c在同一直线上，且ac＝eq\f(1,2)ab，电子电荷量为e，电子质量可忽略不计，则该离子吸收的电子个数为()图9\f(3q,2e)\f(q,e)\f(2q,3e)\f(q,3e)解析：离子在磁场中所受洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动，其半径R＝eq\f(mv,Bq)，离子碰上电子后半径变化，R′＝eq\f(3R,2)＝eq\f(mv,Bq′)，所以q′＝eq\f(2q,3)，Δq＝eq\f(1,3)q，正确答案是D.答案：D9．(2022·苏州模拟)如图10所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里．P为屏上的一个小孔．PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计重力)，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC图10夹角为θ的范围内．则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为()\f(2mv,qB) \f(2mvcosθ,qB)\f(2mv1－sinθ,qB) \f(2mv1－cosθ,qB)解析：由图可知，沿PC方向射入磁场中的带负电的粒子打在MN上的点离P点最远，为PR＝eq\f(2mv,Bq)，沿两边界线射入磁场中的带负电的粒子打在MN上的点离P点最近，为PQ＝eq\f(2mv,Bq)cosθ，故在屏MN上被粒子打中的区域的长度为：QR＝PR－PQ＝eq\f(2mv1－cosθ,qB)，选项D正确．答案：D10．如图11所示，宽h＝2cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里．现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向射入磁场．若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r均为5cm，不计粒子的重力，则()①右边界：－4cm＜y＜4cm内有粒子射出②右边界：y＞4cm和y＜－4cm内有粒子射出③左边界：y＞8cm内有粒子射出图11④左边界：0＜y＜8cm内有粒子射出A.①③

B．②④C．①④D．②③解析：粒子运动轨迹如图．根据几何关系可得：临界点距x轴的间距y＝eq\r(52－5－22)cm＝4cm，可知①对，②错；左边界带电粒子可达到8cm处，③错，④对．答案：C二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)在研究性学习活动中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图12所示．abcd是一个边长为L的正方形盒子，在a处和cd边的中点e处各有一个小孔，e外有一能显示粒子从e孔射出的荧光屏M.盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度为B.粒子源不断地发射相同的带电粒子，图12粒子的初速度可忽略，先让粒子经过电压为U的电场加速，然后粒子立即由a孔射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出．不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力．问：你认为该同学的设计方案可行吗？若可行，求出带电粒子的比荷；若不可行，说明你的理由．解析：可行设粒子经电场加速后离开电场时速度为v，根据动能定理：qU＝eq\f(1,2)mv2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示，设圆周半径为R，由几何关系可得(L－R)2＋(L/2)2＝R2qvB＝meq\f(v2,R)联立解得eq\f(q,m)＝eq\f(128U,25B2L2).答案：可行eq\f(q,m)＝eq\f(128U,25B2L2)12．(15分)(2022·南充模拟)在电视机的设计制造过程中，要考虑到地磁场对电子束偏转的影响，可采用某种技术进行消除．为确定地磁场的影响程度，需先测定地磁场的磁感应强度的大小，在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2，其中B1沿水平方向，对电子束影响较小可忽略，B2可通过以下装置进行测量．如图13所示，水平放置的显像管中电子(质量为m，电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0)，先经电压为U的电场加速，然后沿水平方向自南向北运动，最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上，电子束在屏上的偏移距离为d.图13(1)试判断电子束偏向什么方向；(2)