新课标高三物理二轮复习专题课件：专题过关检测五.ppt

专题过关检测 一 选择题 本题共10小题 每题4分 1 2009 广东理科基础卷 16 如图1所示 一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中 在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹 m和n是轨迹上的两点 其中m点在轨迹的最右点 不计重力 下列表述正确的是 a 粒子在m点的速率最大b 粒子所受电场力沿电场方向 图1 c 粒子在电场中的加速度不变d 粒子在电场中的电势能始终在增加解析根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧 再结合电场力的特点可知粒子带负电 即受到的电场力方向与电场线方向相反 b错 从n到m电场力做负功 减速 电势能在增加 当达到m点后电场力做正功 加速 电势能在减小则在m点的速度最小a错 d错 在整个过程中只受电场力根据牛顿第二定律加速度不变 c对 答案c 2 2009 安徽卷 19 如图2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b 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 图2 解析由于金属板对粒子有阻碍作用 穿过金属板后速度减小 由r 可知在同一匀强磁场中运动半径减小 由图片知板下面半径大于上面的半径 所以粒子从下向上穿过金属板 磁场方向垂直于照片向里 所受洛伦兹力方向指向圆心位置 根据左手定则判断该粒子应带正电荷 所以 选项a正确 答案a 3 pq是某电场中一条电场线上的两点 一负点电荷仅在电场力作用下 沿电场线从p点运动到q点 过这两点时的速度大小分别为vp和vq 其速度随时间变化的图象如图3所示 p q两点的电势分别为 p q 该点电荷在这两点的电势能分别为 p和 q 则下列判断正确的是 a p q p qc p q p q 图3 解析由于只有电场力做功 所以电势能与动能的总和保持不变 由图可知 从p点到q点的过程中 电荷的运动速度变小 即动能变小 故电势能增大 即 p q 答案为b 答案b 4 如图4所示 在匀强电场中放入两个带正电的点电荷a和b qa 2qb 张玉同学在选择零电势面后 算出了a b两点电荷的电势能 得出了a的电势能小于b的电势能 其他同学看了张玉的计算结果 分别发表了以下议论 其中正确的是 a 张玉一定算错了 a的电势能不可能小于b的电势能b 张玉取的零电势面一定在a的左边c 张玉取的零电势面一定在b的右边d 张玉取的零电势面一定在a b之间 图4 解析由电势能ep q可知 因为qa 2qb 若电势为负值时电势与电量的乘积为负值 a的电势能有可能比b的电势能小 故零电势面需取在a的左侧 b正确 答案b 5 如图5所示 竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面 在平面上的o点处固定一带电荷量为 q的小球m 带电荷量为 q的小球m以半径为r 线速度为v 绕着o点沿逆时针方向做匀速圆周运动 若某时刻突然将小球m除去 则小球m可能出现以下哪种运动形式 a 仍以o点为圆心 半径为r 线速度为v 沿逆时针方向做匀速圆周运动b 以另一点为圆心 半径为r 线速度为v 沿顺时针方向做匀速圆周运动 图5 c 以另一点为圆心 半径小于r 线速度小于v 沿顺时针方向做匀速圆周运动d 以原线速度方向做匀速直线运动解析对小球m受力分析如右图所示f向 f f洛 当去掉f后 只受洛伦兹力 将继续向右侧做匀速圆周运动 线速度不变 若f 2f洛 半径仍为r b正确 答案b 6 如图6所示 为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况 以o点 图中白点 为坐标原点 沿z轴正方向磁感应强度b大小的变化最有可能是 图6 答案c 7 2008 威海模拟 如图7所示 虚线框内存在着匀强电场 方向未知 有一正电荷 重力不计 从bc边上的m点以速度v0射进电场内 最后从cd边上的q点射出电场 下列说法正确的是 a 电场力一定对电荷做了正功b 电场方向一定垂直ab边向右c 电荷运动的轨迹可能是一段圆弧d 电荷的运动一定是匀变速运动解析由于电场力方向不知 a错 电场方向向右时做类平抛运动可能过q点 b错 在恒力作用下不可能做圆周运动 c错 d对 d 图7 8 2009 深圳市一调 如图8所示 匀强磁场的方向竖直向下 磁场中有光滑的水平桌面 在桌面上平放着内壁光滑 底部有带电小球的试管 试管在水平拉力f作用下向右匀速运动 带电小球能从管口处飞出 关于带电小球及其在离开试管前的运动 下列说法中正确的是 a 小球带负电b 洛伦兹力对小球做正功c 小球运动的轨迹是一条抛物线d 维持试管匀速运动的拉力f应保持恒定 图8 解析带电小球运动中受到洛伦兹力总与速度垂直 小球速度的一个分量沿f的方向 另一个分量沿试管管口方向 这样对应的洛伦兹力的分量也有两个 一个是沿试管管口方向 另一个是垂直试管与f反方向 由于试管向右匀速运动 沿试管方向的洛伦兹力大小不变 小球沿这个方向做匀加速运动 由于小球从管口飞出 由左手定则 小球带正电 小球的运动是由向右的匀速直线运动和沿试管方向的匀加速直线运动合成的 小球的轨迹是一条抛物线 小球运动中受到洛伦兹力的两个分量 沿管口方向的做正功 垂直管口方向的做负功 总功是零 拉力f应和垂直管口的洛伦兹力相等 拉力f是随着垂直试管的洛伦兹力的增大而增大的 综上 选项c正确 答案c 9 如图9所示 环型对撞机是研究高能粒子的重要装置 正 负离子由静止经电压为u的直线加速器加速后 沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内 空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场 磁感应强度的大小为b 两种带电粒子将被局限在环状空腔内 沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动 从而在碰撞区迎面相撞 为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动 下列说法正确的是 图9 a 对于给定的加速电压 带电粒子的比荷越大 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 粒子运动的周期越大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本题考查了直线加速器 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律等 着重考查考生的理解能力和推理能力 由动能定理可推出离子加速后的速率为v 由洛伦兹力公式和牛顿第二 定律可推出磁感应强度b 进而推出b 因此 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 由t 和v 可推出t r 因此 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 答案b 10 如图10所示 一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上 杆与水平方向成 角 整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直于杆方向斜向上的匀强磁场 小球沿杆向下运动 在a点时的动能为100j 在c点时动能减为零 b为ac的中点 那么带电小球在运动过程中 a 小球在b点时的动能为50jb 小球电势能增加量等于重力势能的减少量c 到达c点后小球可能沿杆向上运动d 小球在ab段克服摩擦力做的功与在bc段克服摩擦力做的功不等 图10 解析在运动过程中小球所受到的摩擦力为洛伦兹力与电场力的合力 由于洛伦兹力在减小 所以摩擦力在不断减小 小球所受合外力在变化 a错 d正确 在运动过程中电势能增加量多于机械能减小量与内能增量之差 所以b错 应选择c d 答案cd 二 计算题 共6小题 每题10分 11 某塑料球成型机工作时 可以喷出速率v0 10m s的塑料小球 已知喷出的每个小球的质量m 1 0 10 4kg 并且在喷出时已带了q 1 0 10 4c的负电荷 如图11所示 小球从喷口飞出后 先滑过长d 1 5m的水平光滑的绝缘轨道 而后又过半径r 0 4m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道 今在水平轨道上加上水平向右的电场强度大小为e的匀强电场 小球将恰好从圆弧形轨道的最高点m处水平飞出 若再在圆 图11 弧形轨道区域加上垂直纸面向里的匀强磁场 小球将恰好从圆弧轨道上与圆心等高的n点脱离轨道 最后落入放在地面上接地良好的金属容器内 g 10m s2 求 1 所加电场的电场强度e 2 所加磁场的磁感应强度b 解析 1 设小球在m点的速率为v1 只加电场时对小球在m点 由牛顿第二定律和向心力公式有mg 在水平轨道上 对小球由动能定理有 qed mv12 mv02联立得e 32v m 2 设小球在n点的速率为v2 在n点 对小球由牛顿第二定律和向心力公式有qv2b 从m点到n点 对小球由机械能守恒定律有mgr mv12 mv22又由 1 问可得 v1 2m s联立解得b 5t 答案 1 32v m 2 t 12 2009 江苏上岗中学 如图12所示 某空间内同时存在水平向右的匀强电场和匀强磁场 电场强度和磁感应强度分别为e和b 在该空间内有一个虚拟的正四棱柱 现有一带电量为q 质量为m的粒子 不计重力 以某一速度由a1b1的中点k向a1点飞入 恰好能从c2d2的中点n飞出 已知a1b1 l a1a2 4l 求 1 粒子从k点飞入时的速度v 2 粒子从c2d2的中点n飞出时 粒子的动能 3 电场强度e与磁感应强度b的函数关系 图12 解析 1 由题意分析可知 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 同时在电场力作用下向右做匀速运动 由题意可知 粒子做圆周运动的半径 r a1b1 l又qvb 所以v 2 粒子沿水平向右方向的加速度a 令粒子向右运动的位移x 4l 到达n点时右向的速度为vx则vx2 2ax 4l 所以 粒子在n点时的动能ekn mv2 mvx2 4qel 3 t 粒子右移4l所用的时间 t 由题意可知t n t n 0 1 2 联立 解出e n 0 1 2 答案 1 2 4qel 3 e n 0 1 2 13 2009 苏锡常镇学情调查二 如图13所示 一绝缘 形杆由两段相互平行的足够长的水平直杆pq mn和一半径为r的光滑半圆环map组成 固定在竖直平面内 其中mn杆是光滑的 pq杆是粗糙的 现将一质量为m的带正电荷的小环套在mn杆上 小环所受的电场力为重力的 1 若将小环由d点静止释放 则刚好能达到p点 求dm间的距离 2 若将小环由m点右侧5r处静止释放 设小环与pq杆间的动摩擦因数为 小环所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 求环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功 图13 解析 1 据动能定理qex 2mgr 0 0qe mg 联立得x 4r 2 若 mg qe 即 设小环到达p点右侧x1处静止据动能定理qe 5r x1 mg 2r ff x1 0 0 ff fn mg所以x1 克服摩擦力做功w1 mgx1 若 mg qe 即 小环经过往复运动 最后在p点速度为0 据动能定理qe 5r mg 2r w2 0 0克服摩擦力做功w2 mgr答案 1 4r 2 若 克服摩擦力做功为若 克服摩擦力做功为mgr 14 2009 江苏徐州 在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场 以水平向右和竖直向上为x轴 y轴正方向建立如图14所示的平面直角坐标系 一质量为m 带电荷量为 q的微粒从点p l 0 由静止释放后沿直线pq运动 当微粒到达点q 0 l 的瞬间 撤去电场 同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场 图中未画出 磁感应强度的大小b 该磁 图14 场有理想的下边界 其他方向范围无限大 已知重大加速度为g 求 1 匀强电场的场强e的大小 2 撤去电场加上磁场的瞬间 微粒所受合外力的大小和方向 3 欲使微粒不从磁场边界穿出 该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件 解析 1 由于微粒沿pq方向运动 可知微粒所受的合力沿pq方向 可得qe mgcot 易知 60 解之得e 2 微粒到达q点的速度v可分解为水平分速度为v1和竖直分速度为v2根据竖直方向上自由落体运动规律有 v22 2gl 则v2 v1 v2tan30 对于水平分速度v1 其所对应的洛伦兹力大小为f1 方向竖直向上则f1 qv1b q mg 即与重力恰好平衡对于竖直分速度v2 其所对应的洛伦兹力大小为f2 方向水平向左 此力应为微粒所受的合力f f2 qv2b q mg 3 由 2 知 微粒的运动可以看作水平面内的匀速直线运动与竖直面内的匀速圆周运动的合成 能否穿出下边界取决于竖直面内的匀速圆周运动 则qv2b 解得r 所以欲使微粒不从其下边界穿出 磁场下边界的y的坐标值应满足y r l 1 l 写成 也给分 答案 1 2 mg 3 y 1 l 15 2009 北京宣武二模 如图15甲所示 水平地面上有一辆小车 车上固定一个竖直光滑绝缘管 管的底部有一质量m 0 2g 电荷量q 8 10 5c的小球 小球的直径比管的内径略小 在管口所在水平面mn的下方存在着垂直纸面向里 磁感应强度b1 15t的匀强磁场 mn面的上方还存在着垂直向上 场强e 25v m的匀强电场和垂直纸面向外 磁感应强度b2 5t的匀强磁场 现让小车始终保持v 2m s的速度匀速向右运动 以带电小球刚经过磁场的边界pq为计时的起点 用力传感器测得小球在管内运动这段时间 小球对管侧壁的弹力fn随时间变化的关系如图乙所示 g取10m s2 不计空气阻力 求 1 小球进入磁场b1时加速度a的大小 2 小球出管口时 t 1s 对管侧壁的弹力fn 3 小球离开管口之后再次经过水平面mn时距管口的距离 x 图15 解析 1 以小球为研究对象 竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f 故小球在管中竖直方向做加速直线运动 加速度设为a 则a 2m s2 2 设v1为小球出管口时的竖直分速度 结合图象可得v1 at 2m s所以此时弹力的大小fn qv1b1 2 4 10 3n管壁所受弹力的方向 水平向左与小车运动方向相反 3 小球离开管口进入复合场 其中qe 2 10 3n mg 2 10 3n故电场力与重力平衡 小球在复合场中做匀速圆周运动 合速度与mn成45 角轨道半径r m从小球离开管口到再次经过mn所通过的水平距离x1 r 2m对应时间t t s 在该时间内小车运动距离x2