第八章 章末小结与达标检验.doc

(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分，每小题至少有一个选项正确，选对但不全得3分，有选错或不答的得0分)1.如图1所示，三根长直导线垂直于纸面放置，通以大小相同方向如图的电流，acbd，且abacad，则a点处磁场方向为()A垂直于纸面向外B垂直于纸面向里C沿纸面由a向dD沿纸面由a向c 图1解析：因abad，则b与d两直线电流产生的磁场可互相抵消(由安培定则及直线电流磁场中磁场强弱和距离关系可知)，a点磁场将完全取决于c中电流，由安培定则可判知a点磁场方向为沿纸面由a向d，选C。答案：C2质量为m的通电细杆置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆与导轨间的动摩擦因数为，有垂直于纸面向里的电流通过杆，杆恰好静止于导轨上。在如图2所示的A、B、C、D四个图中，杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是()图2解析：A中通电细杆所受安培力水平向右，B中安培力竖直向上，这两种情况，即使没有摩擦力，通电细杆也可以静止在导轨上；C中安培力竖直向下，D中安培力水平向左，这两种情况，如果没有摩擦力，通电细杆均不能静止，故C、D均对。答案：CD3(2012汕头模拟)如图3所示，一束正离子从S点沿水平方向射出，在没有偏转电场、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点O；若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第象限中，则所加电场E和磁场B的方向可能是()图3AE向下，B向上 BE向下，B向下CE向上，B向下 DE向上，B向上解析：离子打在第象限，相对于原点O向下运动和向左运动，所以E向下，B向下。所以B正确。答案：B4.电场强度为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图4所示。现有一束带电荷量为q、质量为m的粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量Ek可能为()Adq(EB) B.CqEd D0 图4解析：带电粒子可从左侧飞出或从右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时Ek0，从右侧飞出时EkEqd，选项C、D正确。答案：CD5.利用如图5所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是() 图5A上表面电势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为D该导体单位体积内的自由电子数为解析：画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故B正确，A错误；再根据eevB，IneSvnebdv得n，故D正确，C错误。答案：BD6.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图6所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是() 图6A增大电场的加速电压，其他保持不变B增大磁场的磁感应强度，其他保持不变C减小狭缝间的距离，其他保持不变D增大D形金属盒的半径，其他保持不变解析：带电粒子在回旋加速器中运动时洛伦兹力不做功，洛伦兹力提供向心力，即qvBm，粒子的动能Ekmv2，增加带电粒子运动的半径或磁场的磁感应强度，便能增加带电粒子的动能。答案：BD7.如图7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场和磁场入射，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() 图7A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解析：带电粒子进入复合场后，受到电场力F和洛伦兹力FqvB作用，粒子动能减小说明电场力做负功，即qvB，要使粒子射出时动能比入射时大，则要qvB，故可增大金属板间电压，A对；适当减小金属板间的距离，B错；适当减小金属板间的磁感应强度，C对；改变带电粒子电性或电荷量均不可，D错。答案：AC8.如图8所示，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，不计重力，在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R的圆弧。粒子在每段圆弧上运动的时间都为t。规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正，则磁场区域、三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图9中的() 图8图9解析：由左手定则可判断出磁感应强度B在磁场区域、内磁场方向分别为向外、向里、向外，在三个区域中均运动圆周，故t，由于T，求得B。只有C选项正确。答案：C9环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高度真空的圆环状的空腔。若带电粒子初速度可视为零，经电压为U的电场加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的环状机腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动。要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动，下列说法中正确的是()A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越大B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越小C对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小D对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变解析：带电粒子经过加速电场后速度为v ，带电粒子以该速度进入对撞机的环状空腔内，且在圆环内做半径确定的圆周运动，因此R ，对于给定的加速电压，即U一定，则带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B应越小，A错误，B正确；带电粒子运动周期为T2R ，对于给定的粒子，m/q确定，R确定，故C正确，D错误。答案：BC10. (2012大连模拟)如图10所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为m，带电荷量为q，小球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中。设小球电荷量不变，在小球由静止下滑的过程中() 图10A小球加速度一直增大B小球速度一直增大，直到最后匀速C杆对小球的弹力一直减小D小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变解析：小球由静止加速下滑，F洛Bqv在不断增大。开始一段，如图甲所示，F洛F电，水平方向F洛F电N，随着速度的增大，N也不断增大，摩擦力fN也增大，加速度a减小，当fmg时，加速度a0，此后小球匀速运动。由以上分析可知。加速度先增大后减小，A错，B正确；弹力先减小后增大，C错；洛伦兹力F洛Bqv，由v的变化可知D正确。答案：BD二、计算题(本题共2小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11(18分)如图11所示，一束极细的可见光照射到金属板上的A点，可以从A点向各个方向发射出速率不同的电子，这些电子被称为光电子。金属板左侧有一个方向垂直纸面向里、磁感应强度为B，且面积足够大的匀强磁场，涂有荧光材料的金属小球P(半径忽略不计)置 图11于金属板上的A点的正上方，A、P同在纸面内，两点相距L。从A点发出的光电子，在磁场中偏转后，有的能够打在小球上并使小球发出荧光。现已测定，有一个垂直磁场方向、与金属板成30角射出的光电子击中了小球。求这一光电子从金属板发出时的速率v和它在磁场中运动的可能时间t。已知光电子的比荷为e/m。解析：情况一：若光电子的出射方向是沿斜向左下方的方向，如图甲所示：由牛顿第二定律得：evB由几何关系得：R解得：v情况二：若光电子的出射方向是沿着斜向左上方的方向，如图乙所示：由图可知，轨道半径R，速率仍为：v光电子在磁场中的运动周期T情况一：光电子在磁场中运动的时间t1T情况二：光电子在磁场中运动的时间t2T答案：或12(16分)如图12所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。已知：静电分析器通道的半径为R，均匀辐射电场的电场强度为E。磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。问：图12(1)为了使位于A处电荷量为q、质量为m的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析