高考物理助考练习17.doc

2014高考物理助考练习171如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，一带电粒子由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动下列说法正确的是()a微粒一定带负电b微粒动能一定减少c微粒的电势能一定增加d微粒的机械能一定增加答案：ad解析：对该种粒子进行受力分析得：受到竖直向下的重力、水平方向的电场力、垂直速度方向的洛伦兹力，其中重力和电场力是恒力，沿直线运动，则可以判断出其受到的洛伦兹力也是恒定的，即该粒子是做匀速直线运动，所以选项b错误；如果该粒子带正电，则受到向右的电场力和向左下方的洛伦兹力，所以不会沿直线运动，该种粒子一定是带负电，选项a正确；该种粒子带负电，向左上方运动，电场力做正功，电势能一定是减少的，选项c错误；因为重力势能增加，动能不变，所以该粒子的机械能增加，选项d正确2如图是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为b和e.平板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片a1a2，平板s下方有强度为b0的匀强磁场下列表述正确的是()a质谱仪是分析同位素的重要工具b速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于e/bd粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，粒子的荷质比越小答案：abc解析：因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，a正确；在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知b正确；再由qeqvb有ve/b，c正确；在匀强磁场b0中r，所以，d错误3如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的o点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的o点(图中未标出)穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由o点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()a穿出位置一定在o点下方b穿出位置一定在o点上方c运动时，在电场中的电势能一定减小d在电场中运动时，动能一定减小答案：c解析：由题意可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，若qeqvb，则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变粒子所受电场力qe和洛伦兹力qvb的合力不可能与速度方向在同一直线上，而做直线运动，即然在复合场中粒子做直线运动，说明qeqvb，oo连线与电场线垂直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功，电势能减少，动能增加，c正确，d错误；因不知带电粒子的电性，故穿出位置可能在o点上方，也可能在o点下方，a、b错误4如图甲所示为一个质量为m、带电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为b的匀强磁场中现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度时间图象可能是图乙中的()答案：ad解析：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直细杆的弹力及向左的摩擦力，当洛伦兹力初始时刻小于重力时，弹力方向竖直向上，圆环向右减速运动，随着速度减小，洛伦兹力减小，弹力越来越大，摩擦力越来越大，故做加速度增大的减速度运动，直到速度为零而处于静止状态，选项中没有对应图象；当洛伦兹力初始时刻等于重力时，弹力为零，摩擦力为零，故圆环做匀速直线运动，a正确；当洛伦兹力初始时刻大于重力时，弹力方向竖直向下，圆环做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，弹力减小，当弹力减小到零的过程中，摩擦力逐渐减小到零，做加速度逐渐减小的减速运动，摩擦力为零时，开始做匀速直线运动，d正确5在平面直角坐标系xoy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为b.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的m点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的n点与x轴正方向成60角射入磁场最后从y轴负半轴上的p点垂直于y轴射出磁场，如图所示不计粒子重力，求：(1)m、n两点间的电势差umn(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r(3)粒子从m点运动到p点的总时间t答案：(1)(2)(3)解析：(1)设粒子过n点时的速度为v，有cos v2v0粒子从m点运动到n点的过程，有qumnmv2mv02umn(2)粒子在磁场中以o为圆心做匀速圆周运动，半径为on，有qvbr(3)由几何关系得onrsin 设粒子在电场中运动的时间为t1，有onv0t1t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期t设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2tt2tt1t2t6如图所示，虚线ef的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为e，磁感应强度为b.一带电微粒从离ef为h的高处由静止下落，从b点进入场区，做了一段匀速圆周运动，从d点射出，则下列说法正确的是()a微粒受到的电场力的方向一定竖直向上b微粒做圆周运动的半径为c从b点运动到d点的过程中微粒的电势能先增大后减小d从b点运动到d点的过程中微粒的电势能和重力势能之和在最低点c时最小答案：abc解析：因为带电微粒在复合场区域做匀速圆周运动，所以带电微粒所受的电场力与重力平衡，微粒受到的电场力方向一定竖直向上，a正确；因为mgqe，mghmv2，qvbm，所以微粒做圆周运动的半径r，b正确；从b点运动到d点的过程中，电场力对微粒先做负功再做正功，所以微粒的电势能先增大后减小，但电势能与重力势能总和不变，c正确，d错7如图所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场e，在竖直平面内建立坐标系xoy，在y0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y0的空间运动液滴在y0的空间内以加速度a2g做匀加速直线运动，可知液滴带正电且电场力等于重力，当液滴运动到坐标原点时变为带负电，液滴进入y0的空间内运动，电场力等于重力，液滴做匀速圆周运动，重力势能先减小后增大，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能保持不变，故选d.8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，磁感应强度b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，可以()a适当增大金属板间的电压b适当增大金属板间的距离c适当减小金属板间的磁感应强度d使带电粒子的电性相反答案：ac解析：带电粒子进入复合场后，受到电场力和洛伦兹力bqv.粒子动能减小说明电场力做负功，bqv0，所以答案ac正确9如图甲所示是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，并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，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断中正确的是()a在ekt图中应有t4t3t3t2t2t1b高频电源的变化周期应该等于tntn1c当电源电压减小为时，粒子加速次数增多，粒子最大动能增大d想粒子获得的最大动能越大，可增加d型盒的面积答案：ad解析：根据题意可知每经过半个周期带电粒子被加速一次，又因为t保持不变，所以t4t3、t3t2、t2t1都等于半个周期且相等，a正确b不对；根据r可得出v，带电粒子的速度和加速电压无关，在磁感应强度b保持一定的情况下，盒半径越大，获得的速度越大，d正确c不对10如图所示的空间分布、三个区域，各边界面相互平行，区域存在匀强电场，电场强度e1.0104 v/m，方向垂直边界面向右、区域存在匀强磁场，磁场的方向分别为垂直纸面向外和垂直纸面向里，磁感应强度分别为b12.0 t、b24.0 t三个区域宽度分别为d15 m、d2d36.25 m，一质量m1.0108 kg、电荷量q1.6106 c的粒子从o点由静止释放，粒子的重力忽略不计求：(1)粒子离开区域时的速度大小v；(2)粒子在区域内运动时间t；(3)粒子离开区域时速度与边界面的夹角.答案：(1)4.0103 m/s(2)1.6103 s(3)60解析：(1)粒子在电场中做匀加速直线运动，由动能定理有qed1mv20解得v4.0103 m/s(2)设粒子在磁场b1中做匀速圆周运动的半径为r，则qvb1解得r12.5 m设在区域内圆周运动的圆心角为，则sin 解得30粒子在区域运动周期t粒子在区域运动时间tt解得t s1.6103 s(3)设粒子在区域做圆周运动轨道半径为r，则qvb2解得r6.25 m粒子运动轨迹如答图所示，由几何关系可知mo2p为等边三角形，粒子离开区域时速度与边界面的夹角60.11如图甲所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平转轴及两个薄盘n1、n2构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为l，盘上各开一狭缝，两狭缝夹角可调(如图乙)；右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为b.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入n1，能通过n2的粒子经o点垂直进入磁场o到感光板的距离为d/2，粒子电荷量为q，质量为m，不计重力(1)若两狭缝平行且盘静止(如图丙)，某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感光板中心点m上，求该粒子在磁场中运动的时间t；(2)若两狭缝夹角为0，盘匀速转动，转动方向如图乙要使穿过n1、n2的粒子均打到感光板p1p2连线上，试分析盘转动角速度的取值范围(设通过n1的所有粒子在盘旋转一圈的时间内都能到达n2)答案：(1)(2)解析：(1)粒子在磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，qvbm，t，又t，解得：t(2)速度最小时，lv1t1，01t1，qv1bm，解得：1速度最大时，lv2t2，02t2，qv2bm，r22d2，解得：2，所以12如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为d，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里一质量为m、带电量q、重力不计的带电粒子，以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的两倍，第三次是第一次的三倍，以此类推求(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功w1；(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小en；(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn；(4)假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关