2013高二物理（含第三册）优化训练 第15章第五节知能优化训练

用心 爱心 专心 1 20132013 高二物理 含第三册 优化训练 第高二物理 含第三册 优化训练 第 1515 章第五节知能优化章第五节知能优化 训练训练 1 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动 下列说法正确的是 A 速率越大 周期越大 B 速率越小 周期越大 C 速度方向与磁场方向平行 D 速度方向与磁场方向垂直 解析 选 D 由周期公式T 知 A B 均错 速度方向垂直磁场方向 2 m qB 图 15 5 14 2 如图 15 5 14 所示 一水平导线通以电流I 导线下方有一电子 初速度方向与电 流平行 关于电子的运动情况 下述说法中正确的是 A 沿路径a运动 其轨道半径越来越大 B 沿路径a运动 其轨道半径越来越小 C 沿路径b运动 其轨道半径越来越小 D 沿路径b运动 其轨道半径越来越大 解析 选 A 由安培定则可知导线下方的磁场向外 由左手定则判定路径为a 因离导线 越远磁场越弱 由r 知r越来越大 mv eB 图 15 5 15 3 2010 年高考安徽卷 如图 15 5 15 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 解析 选 A 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 mv qB 一匀强磁场中运动半径减小 由图片知板下面半径大于板上面的半径 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 用心 爱心 专心 2 图 15 5 16 4 2011 年广州市调研 如图 15 5 16 所示 在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁 场 磁场足够大 一对正 负电子分别以相同速度沿与x轴成 30 角的方向从原点垂直磁场 射入 则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为 不计正 负电子间的相互作用力 A 1 3 B 2 1 C 1 3 D 1 2 解析 选 D 正 负电子在同一磁场中运动周期相同 运动时间之比等于转过的圆心角之 比 也等于穿出磁场时的偏向角之比 由左手定则可判定正电子向上偏转从y轴穿出磁场 而负电子从x轴穿出磁场 则可知负电子转过圆心角为弦切角二倍即 60 同理正电子转过 圆心角为 120 故 D 正确 5 2011 年汕头高二检测 质量为m 电荷量为q的带负电粒子自静止开始 经M N板 间的电场加速后 从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中 该粒子离开磁场时的 位置P偏离入射方向的距离为L 如图 15 5 17 所示 已知M N两板间的电压为U 粒子 的重力不计 图 15 5 17 1 正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图 用直尺和圆规规范作图 2 求匀强磁场的磁感应强度B 解析 1 作粒子经电场和磁场中的轨迹图 如图所示 2 设粒子在M N两板间经电场加速后获得的速度为v 由动能定理得 qU mv2 1 2 粒子进入磁场后做匀速圆周运动 设其半径为r 则 qvB m v2 r 由几何关系得 r2 r L 2 d2 联立求解 式得 磁感应强度 B 2L L2 d2 2mU q 答案 1 见解析 2 2L L2 d2 2mU q 用心 爱心 专心 3 图 15 5 18 1 如图 15 5 18 所示 速度相同的电子和质子从O处射入匀强磁场中 磁场方向垂 直于纸面向里 入射的方向在纸面内并与cdOab垂直 图中画出了四个圆弧 其中一个是电 子的轨迹 Oa和Od的半径相同 Ob和Oc的半径相同 则电子的轨迹是 A Oa B Ob C Oc D Od 答案 A 2 有三束粒子 分别是质子 p 氚核 H 和 粒子束 如果它们以相同的速度沿垂 3 1 直于磁场方向射入匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 在如图 15 5 19 所示四个图中 能 正确表示出这三束粒子的运动轨迹的是 图 15 5 19 解析 选 C 三束粒子以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场 因此粒子做匀速圆 周运动 则qvB 所以R 因此它们的半径大小之比为 mv2 R mv qB Rp R氚 R 1 3 2 mp qp m氚 q氚 m q 由此可判断出 C 项正确 图 15 5 20 3 如图 15 5 20 所示 在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上 有两个质量和电荷量 均相同的正 负离子 从O点以相同的速度射入磁场中 射入方向均与边界成 角 若不 计重力 关于正 负离子在磁场中的运动 下列说法正确的是 A 运动的轨道半径不相同 B 重新回到边界的速度大小和方向都相同 C 重新回到边界的位置与O点距离不相同 D 运动的时间相同 答案 B 图 15 5 21 4 如图 15 5 21 所示 ab是一弯管 其中心线是半径为R的一段圆弧 将弯管置于 给定的匀强磁场中 磁场方向垂直于圆弧所在的平面 即纸面 并且指向纸外 有一束粒子 对准a端射入弯管 若粒子有不同的质量 不同的速度 但都是一价的正离子 则能沿中心 用心 爱心 专心 4 线通过弯管的粒子必须 A 速度大小一定 B 质量大小一定 C 动量大小一定 D 动能大小一定 答案 C 图 15 5 22 5 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离 从而显示其运动轨迹 图 15 5 22 是 在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹 a和b是轨迹上的两点 匀强磁场B垂直纸面 向里 该粒子在运动时 其质量和电量不变 而动能逐渐减少 下列说法正确的是 A 粒子先经过a点 再经过b点 B 粒子先经过b点 再经过a点 C 粒子带负电 D 粒子带正电 解析 选 AC 粒子运动时 其质量和电量不变 而动能逐渐减小 说明粒子的速度逐渐 减小 由r 知 粒子的轨道半径逐渐减小 所以粒子由a点向b点运动 故选项 A 正确 mv qB 选项 B 错误 由左手定则可判断出粒子带负电 故选项 C 正确 选项 D 错误 图 15 5 23 6 2011 年北京调研 如图 15 5 23 所示 正方形容器中有匀强磁场 一束电子从a 孔垂直于磁场射入容器中 其中一部分从c孔射出 一部分从d孔射出 则 A 从两孔射出的电子速率之比为vc vd 2 1 B 从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比tc td 1 2 C 从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为ac ad 1 2 D 从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为ac ad 2 1 解析 选 ABD 电子从c孔射出 它的轨迹是 个圆周 可确定轨迹圆心从而找到半径 1 4 即正方形容器的边长 设为L 同理 从d孔射出的电子的半径为正方形容器边长的一半 L 2 所以由半径公式可知 vc vd 2 1 而周期与电子的速度无关 即无论从c还是从d射出 的电子在磁场中运行的周期都相同 但它们运行的时间tc td 所以tc td 1 2 T 4 T 2 电子运行的加速度大小决定于洛伦兹力 故ac ad vc vd 2 1 图 15 5 24 7 如图 15 5 24 所示 一束质量 速度和带电量不同的正离子垂直地射入正交的匀 强磁场和匀强电场区域里 结果发现有些离子原来的运动方向未发生任何变化 如果让这些 不偏转离子进入另一匀强磁场中 发现这些离子又分裂成几束 对这些进入后一磁场的离子 可得出结论 A 它们的动能一定各不相同 用心 爱心 专心 5 B 它们的带电量一定各不相同 C 它们的质量一定各不相同 D 它们的带电量与质量之比一定各不相同 答案 D 图 15 5 25 8 如图 15 5 25 所示 在圆形区域里 有匀强磁场 方向如图所示 有一束速率各 不相同的质子自A点沿半径方向射入磁场 这些质子在磁场中 A 运动时间越长的 其轨迹所对应的圆心角越小 B 运动时间越长的 其轨迹越长 C 运动时间越短的 射出磁场时 速率越小 D 运动时间越短的 射出磁场时 速度方向偏转越小 答案 D 图 15 5 26 9 如图 15 5 26 所示 以MN为界的两匀强磁场B1 2B2 一带电荷量为 q 质量为 m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场 则经过多长时间它将向下通过O点 不计粒子重力 A 2 m qB1 B 2 m qB2 C 2 m q B1 B2 D m q B1 B2 解析 选 B 在MN上方r1 在MN下方r2 轨迹如图所示 因B1 2B2 所以 mv qB1 mv qB2 r1 r2 粒子再次回到O点的时间t t1 t2 t3 1 2 m qB1 m qB2 m qB1 2 m qB2 所以选项 B 正确 图 15 5 27 10 如图 15 5 27 所示 粒子在正交的匀强磁场和匀强电场中的竖直平面内做匀速圆 周运动 则粒子带电性质和绕行方向分别是 A 带正电 逆时针 B 带正电 顺时针 C 带负电 逆时针 用心 爱心 专心 6 D 带负电 顺时针 解析 选 C 由粒子在复合场中做匀速圆周运动的特点可知 粒子受到的电场力和重力一 定等大 反向 故电场力方向竖直向上 粒子带负电 在轨迹上任取一点 该点粒子受到的 洛伦兹力应指向圆心 结合左手定则可判断其绕行方向为逆时针 11 图 15 5 28 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 若 静电分析器通道的半径为R 均匀辐向电场的场强为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 15 5 28 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 虚线通过静电分析器 加速电场的电压U应为多大 2 离子由P点进入磁分析器后 最终打在乳胶片上的Q点 该点距入射点P多远 若 有一群离子从静止开始通过该质谱仪后落在同一点Q 则该群离子有什么共同点 解析 1 离子在加速电场中做加速运动 根据动能定理有qU mv2 1 2 离子在辐向电场中做匀速圆周运动 电场力提供向心力 根据牛顿第二定律有 qE m v2 R 由 得U ER 1 2 2 离子在匀强磁场中做匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 根据牛顿第二定律有 qvB m v2 r 由 得r mv qB 1 B EmR q 故 2r PQ 2 B EmR q 从 可看出 说明该群离子都打在Q点必同带正电荷 且具有相等的比荷 PQ m q 答案 1 ER 2 同带正电荷 比荷相等 1 2 2 B EmR q 12 2011 年北京海淀高二检测 如图 15 5 29 所示 水平放置的两块带电金属极板 a b平行正对 极板长度为l 板间距为d 板间存在着方向竖直向下 场强大小为E的匀 强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场 假设电场 磁场只存在于两板间 一质量为m 电荷 量为q的粒子 以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场 磁场的方向射入极板间 恰好做匀速直线运动 不计粒子的重力及空气阻力 用心 爱心 专心 7 图 15 5 29 1 求匀强磁场磁感应强度B的大小 2 若撤去磁场 粒子能从极板间射出 求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离 3 若撤去磁场 并使电场强度变为原来的 2 倍 粒子将打在下极板上 求粒子到达下 极板时动能的大小 解析 1 带电粒子匀速通过场区时受到的电场力与洛伦兹力平衡 qE qv0B 解得磁感 应强度B E v0 2 粒子通过电场区偏转的距离y at2 1 2 qEl2 2mv2 0 3 设粒子运动到下极板时的动能大小为Ek 根据动能定理q 2E d Ek mv 1 2 1 22 0 解得Ek mv qEd 1 22 0 答案 1 2 3 mv qEd E v0 qEl2 2mv2 0 1 22 0 图 15 5 30 13 如图 15 5 30 所示 在第一象限有一匀强电场 场强大小为E 方向与y轴平行 在x轴下方有一匀强磁场 磁场方向与纸面垂直 一质量为m 电荷量为 q q 0 的粒子以 平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场 在x轴上的Q点处进入磁场 并从坐标原点 O离开磁场 粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点 已知OP l OQ 2l 不计重 3 力 求 1 M点与坐标原点O间的距离 2 粒子从P点运动到M点所用的时间 解析 1 带电粒子在电场中做类平抛运动 在y轴负方向上做初速度为零的匀加速运 动 设加速度的大小为a 在x轴正方向上做匀速直线运动 设速度为v0 粒子从P点运动 到Q点所用的时间为t1 进入