【优化探究】2013年高三物理一轮复习课时作业 第八章第三单元 沪科版

1 高三物理一轮复习课时作业高三物理一轮复习课时作业 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 7 分 共 70 分 每小题至少有一个选项正确 把 正确选项前的字母填在题后的括号内 1 有 一个带电荷量为 q 重为G的小球 从竖直的带电平行板上方h处自由落下 两极板 间匀强磁场的磁感应强度为B 方向如图所示 则带电小球通过有电场和磁场的空间时 A 一定做曲线运动 B 不可能做曲线运动 C 有可能做匀速运动 D 有可能做匀加速直线运动 解析 带电小球在重力场 电场和磁场中运动 所受重力 电场力是恒力 但受到的 洛伦兹力是随速度的变化而变化的变力 因此小球不可能处于平衡状态 也不可能在电 磁场中做匀变速运动 答案 A 2 导电是导体中的自由电荷定向移动 这些可以移动的电荷又叫载流子 例如金属导体 中的载流子是自由电子 现在广泛应用的半导体材料分成两大类 一类是 n 型半导体 它 的载流子为电子 另一类是 p 型半导体 它的载流子是 空穴 相当于带正电的粒子 p 型半导体导电 相当于带正电粒子做定向移动 如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁 场中 磁场方向如图所示 且与前后侧面垂直 长方体中通有水平向右的电流 测得长方 体的上 下表面M N电势分别是 M和 N 则有 A 如果是 p 型半导体 有 M N C 如果是 p 型半导体 有 M N D 如果是金属导体 有 M N 解析 根据左手定则 空穴 载流子受洛伦兹力向下 偏向N表面 即N表面带正电 N M N 型半导体和金属导体 电子受洛伦兹力向下 偏向N表面 即N表面带负电 M N 故选 A B D 答案 ABD 3 2 如图所示 P Q是两个电荷量相等的异种点电荷 其中P带正电 Q带负电 O是 P Q连线的中点 MN是线段PQ的中垂线 PQ与MN所在平面与纸面平行 有一方向垂直 于纸面的磁场 一电子以初速度v0仅在电场力与洛伦兹力的作用下沿直线MN运动 则 A 磁场的方向垂直纸面向里 B 电子的电势能先增大后减小 C 电子做匀速直线运动 D 该磁场为匀强磁场 解析 P Q两个电荷量相等的异种点电荷在直线MN上产生的电场的方向垂直MN向下 场强大小是先减小后增大 由于电子以初速度v0仅在电场力与洛伦兹力的作用下沿直线MN 运动 而磁场的方向垂直于纸面 所以电子受到的电场力与洛伦兹力必然平衡 电子做匀 速直线运动 根据左手定则可以判断出磁场的方向垂直纸面向里 但不是匀强磁场 由于 在运动过程中电场力不做功 所以电子的电势能不变 答案 AC 4 如图所示 虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和 磁场 有一个带正电的小球 电量为 q 质量为m 从正交或平行的电磁混合场上方的某一 高度自由落下 那么 带电小球可能沿直线通过下列电磁混合场中的是 解析 带电小球在各复合场中受力情况如图所示 A 图中由于小球所受合力不为零 因此洛伦兹力不恒定 因此水平方向合力不可能保持为零 A 图不正确 B 图中垂直纸面向 外的方向上只有一个洛伦兹力 这种情况下带电小球所受合力在垂直纸面向外的方向上不 为 0 所以向纸面外偏转 B 图不正确 C 图带电小球所受合力可能为 0 所以 C 图正确 D 图小球不受洛伦兹力 D 图也正确 答案 CD 5 3 平行金属板M N的距离为d 其中匀强磁场中的磁感应强度为B 方向垂直于纸面向 外 如图所示 等离子群的速度为v 沿图示方向射入 电容器的电容为C 则 A S断开时 电容器的充电荷量Q BvdC B S闭合时 电容器的充电荷量Q BvdC C S闭合时 电容器的充电荷量Q BvdC D S闭合时 电容器的充电荷量Q BvdC 解析 当S断开时 电容器极板间的电压等于平行金属板的电压 等离子群不偏向极 板运动时做匀速直线运动 此时平行金属板达电压稳定状态 由qvB q 得U Bvd 此 U d 时电容器的充电电荷量Q BvdC S闭合时 平行板上的电荷通过R放电 由于电场力小于 洛伦兹力 使等离子群不断向极板移动 达稳定状态时 仍满足qvB q的力学条件 平 U d 行板和电容器间的电压仍为U 电容器的充电量仍为BvdC 答案 B 6 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变电流源两极相连接 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 如图所示 设D形盒半径为R 若用 回旋加速器加速质子时 匀强磁场的磁感应强度为B 高频交变电压频率为f 则下列说法 正确的是 A 质子被加速后的最大速度不可能超过 2 fR B 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C 只要R足够大 质子的速度可以被加速到任意值 D 不改变B和f 该回旋加速器也能用于加速 粒子 解析 由回旋加速器的特点可知 粒子进入电场时必须要加速 变化电场的周期与带 电粒子做圆周运动的周期要相同 所以质子被加速后的最大速度v R 2 fR A 正确 带电粒子在D形盒中做圆周运动的最大半径为R 由带电粒子做圆周运动的半径公式R 可得 最大速度v 由此式可知质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无 mv qB RqB m 关 B 正确 粒子的比荷与质子的比荷不同 不改变B与f 不能用来加速 粒子 D 不正确 由相对论知识可知 质子的质量随速度增大而增大 所以质子的速度不能被加速 到任意值 所以 C 不正确 答案 AB 7 如图所示 一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为v 若加一个垂直 纸面向外的匀强磁场 当滑块沿斜面滑至底端 则滑至底端时的速率 A 变大 B 变小 C 不变 D 条件不足 无法判断 解析 由左手定则判断带负电的滑块沿斜面下滑时所受洛伦兹力方向垂直斜面向下 所以使滑块与斜面之间的弹力增大 滑动摩擦力增大 从顶端滑到底端过程中克服摩擦力 做功增多 根据动能定理 滑到底端时的动能小于无磁场时到底端的动能 速率变小 答案 B 4 8 如图所示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 B D 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P 粒子的比荷越小 解析 由加速电场可知粒子所受电场力向下 即粒子带正电 在速度选择器中 电场 力水平向右 洛伦兹力水平向左 因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外 所以 B 项正 确 经过速度选择器时满足qE qvB 可知能通过狭缝P的带电粒子的速率v E B 带电 粒子进入磁场做匀速圆周运动 则有R 可见当v相同时 R 所以可以用来区分 mv qB m q 同位素 且R越大 比荷就越小 D 选项错误 答案 ABC 9 一重力不计的带电粒子以初速度v0 v0 先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明 E B 显边界的匀强电场E和匀强磁场B 如图甲所示 电场和磁场对粒子总共做功W1 若把电 场和磁场正交叠加 如图乙所示 粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区 电场和磁场对粒子 总共做功W2 比较W1 W2的大小 A 一定是W1 W2 B 一定是W1 W2 C 一定是W1 W2 D 可能是W1 W2 也可能是W1 W2 解析 依题意知 带电粒子第二次穿过叠加场时洛伦兹力Bqv0 Eq 二力的方向相反 所以沿电场方向偏移的距离比第一次只受电场力时偏移的距离要小 则电场力做功W2小于 第一次做功W1 所以 B 正确 答案 B 10 如图所示为一个质量为m 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 现给圆环向右初速度v0 在以后的运动过 程中 圆环运动的速度图象可能是下图中的 5 解析 圆环受到细杆的弹力N有三种情况 当是图甲所示情况时 摩擦力使加速度减 小 导致洛伦兹力减小 弹力N增大 滑动摩擦力f N mg qvB 增大 圆环加速 度增大 速度继续减小 直到为零 题中没有此选项 若是图乙所示情况 则当圆环速度 减小时 N qBv mg减小 滑动摩擦力减小 圆环加速度减小 当N 0 时圆环加速度为 零 速度不再改变而做匀速运动 D 项正确 若一开始就有N 0 则圆环一直做匀速运动 A 项正确 本题综合考查洛伦兹力 受力分析 运动和力及牛顿第二定律 若习惯地认为 细杆的弹力向上或为零 则会漏选 D 答案 AD 二 非选择题 本题共 2 小题 共 30 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演 算步骤 有数值计算的要注明单位 11 15 分 2010 年高考福建理综卷 如图所示的装置 左半部为速度选择器 右半部 为匀强的偏转电场 一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器 能够沿直线通过速度选 择器并从狭缝S2射出的离子 又沿着与电场垂直的方向 立即进入场强大小为E的偏转电 场 最后打在照相底片D上 已知同位素离子的电荷量为q q 0 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 解析 1 能从速度选择器射出的离子满足 qE0 qv0B0 v0 E0 B0 2 离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动 则 x v0t L at2 1 2 由牛顿第二定律得qE ma 由 解得x E0 B0 2mL qE 答案 1 2 x E0 B0 E0 B0 2mL qE 12 15 分 综合提升 6 如图所示 质量为m 带电荷量为q的小球用长为