高三物理知识点巩固复习检测12

第1部分专题三第3讲对应学生用书课时过关(八)第151页一、选择题1．导学号：82460353(2015武汉一模)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，与高频交流电源相连接后，使粒子每次经过两盒间的狭缝时都能得到加速，如图所示．现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是()A．仅减小磁场的磁感应强度B．仅减小狭缝间的距离C．仅增大高频交流电压D．仅增大金属盒的半径答案：D2．导学号：82460354如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是()A．若仅撤去磁场，P可能做匀加速直线运动B．若仅撤去电场，P可能做匀加速直线运动C．若给P一初速度，P不可能做匀速直线运动D．若给P一初速度，P可能做匀速圆周运动答案：D3．导学号：82460355(2015福建厦门质检，17)如图所示，空间的某个复合场区域内存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场．质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子(不计重力)穿过复合场区所用时间为t，从复合场区穿出时的动能为Ek，则()A．若撤去磁场B，质子穿过场区时间大于tB．若撤去电场E，质子穿过场区时间大于tC．若撤去磁场B，质子穿过场区时动能大于EkD．若撤去电场E，质子穿过场区时动能大于Ek解析：质子进入复合场沿直线运动，则质子受到的电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反，即eE＝Bev0，若撤去磁场B，质子在电场中做类平抛运动，由类平抛运动特点可知，穿过电场的时间t＝eq\f(x,v0)，因场区宽度x不变，则时间不变，质子竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，出电场时的速度必大于v0，动能大于Ek，则A错误，C正确．若撤去电场E，则质子在磁场中做匀速圆周运动，则B、D错误．答案：C4．导学号：82460356(2015山西太原一模)如图所示，带等量异种电荷的平行金属板a、b处于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．不计重力的带电粒子沿OO′方向从左侧垂直于电磁场入射，从右侧射出a、b板间区域时动能比入射时小；要使粒子射出a、b板间区域时的动能比入射时大，可采用的措施是()A．适当减小两金属板的正对面积B．适当增大两金属板间的距离C．适当减小匀强磁场的磁感应强度D．使带电粒子的电性相反解析：在这个复合场中，动能逐渐减小，因洛伦兹力不做功，说明电场力做负功，则电场力小于洛伦兹力．场强E＝eq\f(4πkQ,εrS)，S↓，Q不变，E↑，电场力变大，当电场力大于洛伦兹力时，粒子向电场力方向偏转，电场力做正功，射出时动能变大，A项正确．当增大两板间距离时，场强不变，所以B项错误．当减小磁感应强度时洛伦兹力减小，可能小于电场力，所以C项正确．当改变粒子电性时，其所受电场力、洛伦兹力大小不变，方向均反向，所以射出时动能仍然减小，故D项错误．答案：AC5．导学号：82460357(2015河北石家庄模拟，17)如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60°，水平磁场垂直于小球摆动的平面．当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A．0 B．2mgC．4mg D．6mg解析：设小球自左方最大摆角处摆到最低点时速度为v，则eq\f(1,2)mv2＝mgL(1－cos60°)，此时qvB－mg＝meq\f(v2,L)，当小球自右方最大摆角处摆到最低点时，v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，此时有T－mg－qvB＝meq\f(v2,L)，解得T＝4mg，故C正确．答案：C6．导学号：82460358(2015东北三省一模，15)如图所示，斜面顶端在同一高度的三个光滑斜面AB、AC、AD，均处于水平方向的匀强磁场中．一个带负电的绝缘物块，分别从三个斜面顶端A点由静止释放，设滑到底端的时间分别为tAB、tAC、tAD，则()A．tAB＝tAC＝tAD B．tAB>tAC＞tADC．tAB<tAC＜tAD D．无法比较解析：带负电的绝缘物块在磁场中的斜面上运动时受到重力、支持力和垂直斜面向下的洛伦兹力，设斜面顶端的高度为h，倾角为θ，则物块的加速度为a＝gsinθ，由公式s＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(h,sinθ)，得t＝eq\r(\f(2h,gsin2θ))，知θ越大，t越小，则选项C正确．答案：C7．导学号：824603592015年8月12日23：30左右，位于天津滨海社区塘沽开发区的天津东疆保税港区国际物流有限公司所属危险品仓库发生爆炸.9月5日记者从天津市海洋局获悉，天津9个陆源入海排污口悉数发现超标，为监测污水排放量，技术人员在排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A．N端的电势比M端的高B．若污水中正、负离子数相同，则前后表面的电势差为零C．电压表的示数U跟a和b都成正比，跟c无关D．电压表的示数U跟污水的流量Q成正比解析：正、负离子向右移动，受到洛伦兹力作用，根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，所以前表面比后表面电势低，即N端的电势比M端的高，A正确，B错误；最终正、负离子会受到电场力、洛伦兹力处于平衡，有qE＝qvB，即eq\f(U,b)＝vB，而污水流量Q＝vbc＝eq\f(U,bB)bc＝eq\f(Uc,B)，所以U＝eq\f(QB,c)，电压表的示数U跟污水的流量Q成正比，跟c成反比，C错误，D正确．答案：AD8．导学号：82460360如图所示，在第二象限中有水平向右的匀强电场，电场强度为E，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.有一重力不计的带电粒子以垂直于x轴的速度v0＝10m/s从x轴上的P点进入匀强电场，恰好与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限．已知O、P之间的距离为d＝0.5m，则带电粒子()A．带正电荷B．在电场中运动的时间为0.1sC．在磁场中做圆周运动的半径为eq\f(\r(2),2)mD．在磁场中运动的时间为eq\f(3π,40)s解析：根据带电粒子在电场中的偏转方向可知带电粒子带正电荷，选项A正确；由恰好与y轴成45°角射出电场可知，离开电场时vx＝vy＝v0，则v＝eq\r(2)v0＝10eq\r(2)m/s，在电场中沿x轴方向做匀加速运动，d＝eq\f(v0,2)t，解得粒子在电场中运动的时间为t＝eq\f(2d,v0)＝0.1s，选项B正确；沿y轴方向上的位移为l＝v0t＝1m，在磁场中的偏转圆心角为135°(如图所示)，由几何关系可得圆周运动的半径为R＝eq\r(2)l＝eq\r(2)m，故选项C错误；在磁场中运动的时间为t＝eq\f(135°,360°)·T＝eq\f(3,8)×eq\f(2πR,v)＝eq\f(3π,40)s，故选项D正确．答案：ABD9．导学号：82460361(2015九江模拟)如图所示，从离子源发射出的正离子，经加速电压U加速后进入相互垂直的电场(E方向竖直向上)和磁场(B方向垂直纸面向外)中，发现离子向上偏转．要使此离子沿直线通过电磁场，需要()A．增加E，减小B B．增加E，减小UC．适当增加U D．适当减小E解析：离子所受的电场力F＝qE，洛伦兹力F洛＝qvB，qU＝eq\f(1,2)mv2，离子向上偏转，电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，可以适当增加U，增加速度，洛伦兹力增大，C正确；也可适当减小E，电场力减小，D正确．答案：CD10．导学号：82460362(2015安庆模拟)如图所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的夹角为θ，一带电量为－q、质量为m的带负电小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数为μ，在小球以后的运动过程中，下列说法正确的是()A．小球下滑的最大速度为vm＝eq\f(mgsinθ,μqB)B．小球下滑的最大加速度为am＝gsinθC．小球的加速度一直在减小D．小球的速度先增大后不变解析：小球开始下滑时有mgsinθ－μ(mgcosθ－qvB)＝ma，随v增大，a增大，当v＝eq\f(mgcosθ,qB)时，a达最大值gsinθ，此后下滑过程中有：mgsinθ－μ(qvB－mgcosθ)＝ma，随v增大，a减小，当vm＝eq\f(mgsinθ＋μcosθ,μqB)时，a＝0.所以整个过程中，v先一直增大后不变；a先增大后减小，所以B、D正确．答案：BD二、非选择题11．导学号：82460365如图所示，平面直角坐标系的x轴上方存在竖直向上的匀强电场Ⅰ，场强为E1，第四象限内OC与x轴正方向成60°角，OC与x轴间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，OC与y轴间存在垂直OC向下的匀强电场Ⅱ，场强为E2.一质量为m、带电荷量为－q(q>0)的粒子从O点以与x轴正方向成30°角的初速度v0射入匀强电场E1中，经一段时间后从x轴上的Q点进入匀强磁场中，经磁场偏转后恰好垂直穿过OC且刚好能到达y轴上的D点，已知O、Q间的距离为L，粒子重力不计，求：(1)场强E1、E2的大小及磁感应强度B的大小；(2)粒子从O点运动到D点所用的时间t.解析：(1)粒子的运动轨迹如图所示，粒子在匀强电场Ⅰ中做斜上抛运动，由运动的合成与分解知y轴方向：v0sin30°＝a·eq\f(t1,2)且a＝eq\f(qE1,m)x轴方向：L＝v0cos30°·t1联立得E1＝eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),2qL)由对称性可知粒子运动到Q点时的速度大小为v0，方向与x轴正方向成30°角斜向下，由几何关系知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r＝OQ＝L由Bqv0＝meq\f(v\o\al(2,0),r)得B＝eq\f(mv0,qL)粒子在OC线下方做匀减速直线运动，到D点速度刚好为0设粒子在电场Ⅱ中的位移为s，由几何关系知tan60°＝eq\f(2r,s)，得s＝eq\f(2\r(3)L,3)而veq\o\al(2,0)＝2·eq\f(qE2,m)·s，联立解得E2＝eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),4qL).(2)由(1)知粒子在匀强电场Ⅰ中运动的时间t1＝eq\f(2\r(3)L,3v0)粒子在匀强磁场中运动的时间t2＝eq\f(120°,360°)×eq\f(2πm,Bq)＝eq\f(2πL,3v0)粒子在匀强电场Ⅱ中运动的时间t2＝eq\f(2s,v0)＝eq\f(4\r(3)L,3v0)所以粒子从O点运动到D点所用的时间t＝t1＋t2＋t3＝eq\f(6\r(3)＋2π,3v0)L.答案：(1)E1＝eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),2qL)E2＝eq\f(\r(3)mv\o\al(2,0),4qL)B＝eq\f(mv0,qL)(2)t＝eq\f(6\r(3)＋2π,3v0)L12．导学号：82460366如图甲所示，在xOy平面内存在均匀分布、大小随时间周期性变化的磁场和电场，变化规律分别如图乙、丙所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向、沿y轴正方向电场强度为正)．在t＝0时刻由原点O发射初速度大小为v0，方向沿y轴正方向的带负电粒子(不计重力)．其中已知v0、t0、B0、E0，且E0＝eq\f(B0v0,π)，粒子的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(π,B0t0)，x轴上有一点A，坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(48v0t0,π)，0)).(1)求eq\f(t0,2)时带电粒子的位置坐标；(2)粒子运动过程中偏离x轴的最大距离；(3)粒子经多长时间经过A点．解析：(1)粒子运动的周期T＝eq\f(2πm,qB0)＝2t0则在0～eq\f(t0,2)内转过的圆心角α＝eq\f(π,2)由qv0B0＝meq\f(v\o\al(2,0),r1)得r1＝eq\f(mv0,qB0)＝eq\f(v0t0,π)所以坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0t0,π)，\f(v0t0,π)))(2)粒子运动轨迹如图所示，经电场加速运动后的速度为v＝v0＋eq\f(E0q,m)t0＝2v0运动的位移s＝eq\f(v0＋v,2)t0＝1.5v0t0在2t0～3t0内粒子做匀速圆周运动，半径r2＝2r1＝eq\f(2v0t0,π)故粒子偏离x轴的最大距离h＝s＋r2＝1.5v0t0＋eq\f(2v0t0,π)(3)每4t0内粒子在x轴正向移动距离d＝2r1＋2r2＝eq\f(6v0t0,π)经过