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  • 2021-05-13 发布

走向高考高考物理总复习人教实验版84

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一、选择题 1.设回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为 B,粒子的质量 为 m,所带电荷量为 q,刚进入磁场的速度为 v0,回旋加速器的最大 半径为 R,那么两极间所加的交变电压的周期 T 和该粒子的最大速度 v 分别为( ) A.T=2πm qB ,v 不超过qBR m B.T=πm qB ,v 不超过qBR m C.T=2πm qB ,v 不超过qBR 2m D.T=πm qB ,v 不超过qBR 2m [答案] A [解析] 粒子做匀圆周运动周期为 T=2πm qB ,故电源周期须与粒 子运动周期同步,粒子的最大速度由最大半径 R 决定. 2.(2019·淮安模拟)北半球某处,地磁场水平分量 B1=0.8×10- 4T,竖直分量 B2=0.5×10-4T,海水向北流动,海洋工作者测量海水 的流速时,将两极板插入此海水中,保持两极板正对且垂线沿东西方 向,两极板相距 d=20m,如下图所示,与两极板相连的电压表(可看 做是理想电压表)示数为 U=0.2mV,则( ) A.西侧极板电势高,东侧极板电势低 B.西侧极板电势低,东侧极板电势高 C.海水的流速大小为 0.125m/s D.海水的流速大小为 0.2m/s [答案] AD [解析] 由于海水向北流动,地磁场有竖直向下的分量,由左手 定则可知,正电荷偏向西极板,负电荷偏向东极板,即西侧极板电势 高,东侧极板电势低,故选项 A 正确;对于流过两极板间的带电粒 子有:qvB2=qU d ,即 v= U B2d = 0.2×10-3 0.5×10-4×20m/s=0.2m/s,故选项 D 正确. 3.随着社会生产的发展,大型化工厂已越来越多,环境污染也越 来越严重.为减少环境污染,技术人员在排污管末端安装了如下图所 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,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.若污水中正离子较多,则前表面比后表面电势高 B.若污水中负离子较多,则前表面比后表面电势高 C.污水中离子浓度越高电压表的示数将越大 D.污水流量 Q 与 U 成正比 [答案] D [解析] 由左手定则可判断出,正离子受到的洛伦兹力使其向后 表面偏转聚集而导致后表面电势升高,同理负离子较多时,负离子向 前表面偏转聚集而导致前表面电势较低,故 A、B 均错;设前后表面 的最高电压为 U,则qU b =qvB.所以 U=vBb,所以 U 与离子浓度无 关,C 错;因 Q=vbc,而 U=vBb,所以 Q=Uc B ,D 对. 4.如下图所示,有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域 Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区 域Ⅱ后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的( ) A.动能 B.质量 C.电荷量 D.比荷 [答案] D [解析] 设电场的场强为 E,由于正离子在区域Ⅰ里不发生偏转, 则 Eq=B1qv,得 v= E B1 ;当正离子进入区域Ⅱ时,偏转半径又相同, 所以 R=mv B2q =m E B1 B2q = Em B1B2q ,故选项 D 正确. 5.如下图所示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 点的初速度为零)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.在磁场中 a 运动的时间大于 b 运动的时间 D.a 的比荷 qa ma 大于 b 的比荷 qb mb [答案] D [解析] 设粒子经电场加速后的速度为 v,由动能定理,有 qU =1 2mv2,则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R=mv qB = 2mqU qB ∝ m q ,由图知粒子 a 的轨迹半径x1 2 小于粒子 b 的轨迹半径x2 2 ,故 ma qa < mb qb ,选项 D 正确,A、B 错误;粒子在磁场中的运动时间 t=T 2 =πm qB ,结合上式,有 ta0),速度选择器内部存在着相互垂直的 场强大小为 E0 的匀强电场和磁感应强度大小为 B0 的匀强磁场,照相 底片 D 与狭缝 S1、S2 的连线平行且距离为 L,忽略重力的影响. (1)求从狭缝 S2 射出的离子速度 v0 的大小; (2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度 v0 方向飞行的 距离为 x,求出 x 与离子质量 m 之间的关系式(用 E0、B0、E、q、m、 L 表示). [答案] (1)E0 B0 (2)x=E0 B0 2mL qE [解析] (1)能从速度选择器射出的离子满足 qE0=qv0B0① 故 v0=E0 B0 ② (2)离子进入匀强偏转电场后做类平抛运动,则 x=v0t③ L=1 2at2④ 由牛顿第二定律得 qE=ma⑤ 由②③④⑤解得 x=E0 B0 2mL qE 12.(2019·临川模拟)如下图所示,矩形区域 MNPQ 内有水平向 右的匀强电场,在 y≥0 的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强 磁场,磁感应强度大小为 B.半径为 R 的光滑绝缘空心半圆管 ADO 固 定在竖直平面内,半圆管的一半处于电场中,圆心 O1 为 MN 的中点, 直径 AO 垂直于水平虚线 MN.一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球 (可视为质点)从半圆管的 A 点由静止滑入管内,从 O 点穿出后恰好通 过 O 点正下方的 C 点.已知重力加速度为 g,电场强度的大小 E=4mg 3q . 求: (1)小球到达 O 点时,半圆管对它的作用力的大小; (2)矩形区域 MNPQ 的高度 H 和宽度 L 应满足的条件; (3)从 O 点开始计时,经过多长时间小球的动能最小? [答案] (1)7 3mg+qB 4gR 3 (2)L≥3 2R (3) 8 25 3R g [解析] (1)从 A→O 过程,由动能定理得 mg(2R)-qER=1 2mv20 解得小球到达 O 点时速度 v0= 4gR 3 对小球在 O 点,根据牛顿第二定律,有 FN-mg-qv0B=mv20 R 解得半圆管对小球作用力的大小 FN=7 3mg+qB 4gR 3 . (2)小球从 O→C 过程:水平方向做匀减速运动,竖直方向做自由 落体运动 ax=4 3g,ay=g 设小球向左减速的时间为 t,则 t=v0 ax = 3R 4g 水平位移大小 x=1 2v0t=R 2 ,竖直位移大小 y=1 2g(2t)2=3R 2 故高度满足条件 H≥5 2R,宽度应满足条件 L≥3 2R. (3)如下图所示,建立坐标系并将速度分别沿 x、y 方向分解. 分解后沿 x 方向分速度不变,沿 y 方向分速度先减小后增大,所 以当 F 合与速度 v 垂直时,小球的动能最小,设经过的时间为 t1 利用几何知识得qE mg =cotθ=4 3 考虑 y 方向的分运动初速度 voy=v0cosθ=4 5 4 3gR,末速度为 零 加速度 a=5 3g 经过的时间 t1=v0y a = 8 25 3R g .