单元评估检测(八)

圆学子梦想 铸金字品牌 1 温馨提示 温馨提示 此套此套题为题为 Word 版 版 请请按住按住 Ctrl 滑滑动动鼠鼠标滚轴标滚轴 调节调节合适的合适的观观看看 比例 答案解析附后 关比例 答案解析附后 关闭闭 Word 文档返回原板文档返回原板块块 单元评估检测单元评估检测 八八 第八章第八章 6060 分钟分钟 100100 分 分 一 选择题一 选择题 本题共本题共 1010 小题小题 每小题每小题 7 7 分分 共共 7070 分 多选题已在题号后标出分 多选题已在题号后标出 1 2014 东莞模拟 一个电子穿过某一空间而未发生偏转 则 A 此空间一定不存在磁场 B 此空间一定不存在电场 C 此空间可能只有匀强磁场 方向与电子速度垂直 D 此空间可能同时有电场和磁场 2 2014 琼海模拟 一根容易形变的弹性导线 两端固定 导线中通有电流 方 向如图中箭头所示 当没有磁场时 导线呈直线状态 当分别加上方向竖直向上 水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时 描述导线状态的四个图中正确的是 3 2014 西安模拟 均匀分布着等量异种电荷的半径相等的 半圆形绝缘杆被正对着固定在同一平面上 如图所示 AB 是 两种绝缘杆所在圆圆心连线的中垂线而且与二者共面 该平 圆学子梦想 铸金字品牌 2 面与纸面平行 有一磁场方向垂直于纸面 一带电粒子 重力不计 以初速度 v0一 直沿直线 AB 运动 则 A 磁场是匀强磁场 B 磁场是非匀强磁场 C 带电粒子做匀变速直线运动 D 带电粒子做变加速运动 4 空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场 图中的正方形为 其边界 一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向 从 O 点入射 这两种粒子带同种电荷 它们的电荷量 质量均 不同 但其比荷相同 且都包含不同速率的粒子 不计重力 下 列说法正确的是 A 入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹可能不同 C 在磁场中运动时间相同的粒子 其运动轨迹一定相同 D 在磁场中运动时间越长的粒子 其轨迹所对的圆心角一定越大 5 2014 长春模拟 如图所示为一种获得高能粒子的装置 环 形区域内存在垂直纸面向外 大小可调节的均匀磁场 质量为 m 电荷量为 q 的粒子在环中做半径为 R 的圆周运动 A B 为 两块中心开有小孔的极板 原来电势都为零 每当粒子顺时针飞经 A 板时 A 板电 势升高为 U B 板电势仍保持为零 粒子在两板间电场中得到加速 每当粒子离开 B 板时 A 板电势又降为零 粒子在电场中一次次加速下动能不断增大 而绕行半 径不变 圆学子梦想 铸金字品牌 3 A 粒子从 A 板小孔处由静止开始在电场力作用下加速 绕行 n 圈后回到 A 板时 获得的总动能为 2nqU B 在粒子绕行的整个过程中 A 板电势可以始终保持为 U C 在粒子绕行的整个过程中 每一圈的周期不变 D 为使粒子始终保持在半径为 R 的圆轨道上运动 磁场必须周期性递增 则粒子 绕行第 n 圈时的磁感应强度为 1 2 6 如图所示 在竖直向下的匀强磁场中 有两根竖直放置的平行 导轨 AB CD 导轨上放有质量为 m 的金属棒 MN 棒与导轨间的 动摩擦因数为 现从 t 0 时刻起 给棒通以图示方向的电流 且电流强度与时间成正比 即 I kt 其中 k 为恒量 若金属棒与 导轨始终垂直 则在下列图所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中 正确的是 7 多选 2014 东城区模拟 如图所示 在倾角为 的光滑 斜面上 垂直纸面放置一根长为 L 质量为 m 的直导体棒 在 导体棒中的电流 I 垂直纸面向里时 欲使导体棒静止在斜面上 下列外加匀强磁 场的磁感应强度 B 的大小和方向正确的是 A B mg 方向垂直斜面向上 sin B B mg 方向垂直斜面向下 sin 圆学子梦想 铸金字品牌 4 C B mg 方向竖直向上 tan D B mg 方向竖直向下 tan 8 多选 如图 竖直放置的平行板电容器 A 板接电源正极 B 板 接电源负极 在电容器中加一与电场方向垂直 水平向里的匀 强磁场 一批带正电的微粒从 A 板中点小孔 C 射入 射入的速 度大小 方向各不相同 考虑微粒所受重力 微粒在平行板 A B 间运动过程中 A 所有微粒的动能都将增加 B 所有微粒的机械能都不守恒 C 有的微粒可以做匀速圆周运动 D 有的微粒可能做匀速直线运动 9 多选 2014 沈阳模拟 如图所示 匀强磁场的边界为平 行四边形 ABCD 其中 AC 边与对角线 BC 垂直 一束粒子以不同 大小的速度 v 沿 BC 从 B 点射入磁场 不计粒子的重力和粒子 之间的相互作用 关于粒子在磁场中运动的情况 下列说法中 正确的是 A 入射速度越大的粒子 其运动时间越长 B 入射速度越大的粒子 其运动轨迹越长 C 从 AB 边出射的粒子的运动时间都相等 D 从 AC 边出射的粒子的运动时间不相等 10 多选 磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能 是 圆学子梦想 铸金字品牌 5 一种低碳环保发电机 有着广泛的发展前景 其发电原理示意图如图所示 将一 束等离子体 即高温下电离的气体 含有大量带正电和负电的微粒 整体上呈电 中性 喷射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中 磁场区域有两块面积为 S 相距为 d 的平行金属板与外电阻 R 相连构成一电路 设气流的速度为 v 气体的电导率 电阻率的倒数 为 g 则 A 两板间的电势差为 U Bdv B 下板是电源的负极 上板是电源的正极 C 流经 R 的电流为 I B D 流经 R 的电流为 I B 二 计算题二 计算题 本题共本题共 2 2 小题小题 共共 3030 分 需写出规范的解题步骤分 需写出规范的解题步骤 11 14 分 2014 宁波模拟 一足够长的区域 abcd 内充 满磁感应强度为 B 方向垂直纸面向里的匀强磁场 矩形 区域的左边界 ad 长为 L 现从 ad 中点 O 垂直于磁场射入 一速度方向与 ad 边夹角为 30 大小为 v0的带正电粒 子 如图所示 已知粒子电荷量为 q 质量为 m 重力不计 1 若要求粒子能从 ab 边射出磁场 v0应满足什么条件 2 若要求粒子在磁场中运动的时间最长 粒子应从哪一条边界处射出 出射点 位于该边界上何处 最长时间是多少 12 16 分 2014 漳州模拟 如图所示 在真空室中平面直角坐标系的 y 轴竖直 向上 x 轴上的 P 点与 Q 点关于坐标原点 O 对称 PQ 间的距离 d 30cm 坐标系所 在空间存在一匀强电场 场强的大小 E 1 0N C 一带电油滴在 xOy 平面内 从 P 圆学子梦想 铸金字品牌 6 点与 x 轴成 30 的夹角射出 该油滴将做匀速直线运动 已知油滴的速度 v 2 0m s 所带电荷量 q 1 0 10 7C 重力加速度 g 取 10m s2 1 求油滴的质量 m 2 若在空间叠加一个垂直于 xOy 平面的圆形有界匀强磁场 使油滴通过 Q 点 且其运动轨迹关于 y 轴对称 已知磁场的磁感应强度大小为 B 2 0T 求 油滴在磁场中运动的时间 t 圆形磁场区域的最小面积 S 圆学子梦想 铸金字品牌 7 答案解析答案解析 1 解析 选 D 当空间只有匀强磁场 且电子的运动方向与磁场方向垂直时 电子 受洛伦兹力作用 会发生偏转 C 不正确 当空间既有电场又有磁场 且两种场力相 互平衡时 电子不会发生偏转 A B 不正确 D 正确 2 解析 选 D 当电流方向与磁场方向平行时 通电导线不受安培力的作用 选项 A 错误 由左手定则可知 选项 B 中导线受到的安培力的方向应该垂直纸面向里 B 错误 选项 C D 中导线受到安培力的方向应该水平向右 选项 D 正确 C 错误 3 解析 选 B 由对称性知直线 AB 上的电场方向与 AB 垂直 又由两绝缘杆的形 状知 AB 上的电场并非处处相等 在 AB 上的每一点 由平衡条件知 qE qvB 故 知磁场为非匀强磁场 带电粒子做匀速直线运动 B 正确 4 解题指南 解答该题的思路 1 轨迹是否相同 应利用半径公式分析半径是否相同 2 时间是否相同 应分析圆弧所对应的圆心角是否相同 解析 选 D 带电粒子进入磁场后 在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动 根据 qvB 得轨道半径 r 粒子的比荷相同 故不同速度的粒子在磁场中运动的 m 2 m 轨道半径不同 轨迹不同 相同速度的粒子 轨道半径相同 轨迹相同 故 B 错误 带 电粒子在磁场中做圆周运动的周期 T 故所有带电粒子的运动周期均 2 2 相同 若带电粒子从磁场左边界离开磁场 则这些粒子在磁场中运动时间是相同 的 但不同速度的粒子其轨迹不同 故 A C 错误 根据 得 t 所以 t 越长 2 2 越大 故 D 正确 5 解析 选 D 粒子每绕行一周 电场力做功 qU 绕行 n 圈时 电场力做功即粒子 圆学子梦想 铸金字品牌 8 获得的动能为 nqU A 错误 若 A 板电势始终不变 则粒子运行一周时电场力做功 为零 粒子得不到加速 B 错误 粒子每次加速后速度增大而运行半径不变 则周期 T 应减小 C 错误 再由 R nqU mv2 得 B 故可知 2 m 1 2 m 2 1 2 B 应随加速圈数的增加而周期性变大 D 正确 加固训练 美国物理学家劳伦斯于 1932 年发明的回旋加速器 应用 带电粒子在磁场中做圆周运动的特点 能使粒子在较小的 空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量 使人类 在获得高能量带电粒子方面前进了一步 如图为一种改 进后的回旋加速器示意图 其中盒缝间的加速电场场强大小恒定 且被限制在 A C 板间 如图所示 带电粒子从 P0处以速度 v0沿电场线方向射入加速电场 经 加速后再进入 D 形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动 对于这种改进后的回旋加 速器 下列说法正确的是 A 带电粒子每运动一周被加速两次 B 带电粒子每运动一周 P1P2 P2P3 C 加速粒子的最大速度与 D 形盒的尺寸有关 D 加速电场方向需要做周期性的变化 解析 选 C 由题图可以看出 带电粒子每运动一周被加速一次 A 错误 由 R 和 Uq m m可知 带电粒子每运动一周 电场力做功都相同 动能增量都 m 1 2 v2 2 1 2 v2 1 相同 但速度的增量不相同 故粒子做圆周运动的半径增加量不相同 B 错误 由 v 可知 加速粒子的最大速度与 D 形盒的半径 R 有关 C 正确 由图可知 粒 q 圆学子梦想 铸金字品牌 9 子每次都是从 A 板进入电场加速 所以加速电场方向不需改变 选项 D 错误 6 解题指南 解答本题应把握以下三点 1 金属棒先加速下滑 后减速下滑 最后静止不动 2 棒先受滑动摩擦力 最后受静摩擦力作用 3 根据摩擦力与棒重力的大小关系来判断 解析 选 C 当金属棒所受摩擦力 Ff BIL BLktmg 时 棒沿导轨向下减速 在棒停止运动之 前 所受摩擦力为滑动摩擦力 大小为 Ff BLkt 在棒停止运动之后 所受摩擦力为 静摩擦力 大小为 Ff mg 故 C 正确 7 解析 选 A C 外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向垂直斜面向上 则导体棒 受到沿斜面向上的安培力 支持力与重力 处于平衡状态 则 B mg 故 A 正确 外 sin 加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向垂直斜面向下 则导体棒受到沿斜面向下的安 培力 支持力与重力 不可能处于平衡状态 故 B 错误 外加匀强磁场的磁感应强 度 B 的方向竖直向上 则导体棒受到水平向右的安培力 支持力与重力 处于平衡 状态 则 B mg 故 C 正确 外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向竖直向下 则 tan 导体棒受到水平向左的安培力 支持力与重力 不可能处于平衡状态 故 D 错误 8 解析 选 B D 重力和电场力的合力方向与速度方向的夹角可能大于 90 故 合力可能做负功 A 错误 由于电场力做功 故机械能要发生变化 B 正确 重力和 电场力方向互相垂直 其作用效果不可能抵消 C 错误 微粒所受重力 电场力 洛 伦兹力的合力可能为零 故 D 正确 总结提升 复合场中粒子重力是否考虑的三种情况 圆学子梦想 铸金字品牌 10 1 对于微观粒子 如电子 质子 离子等 因为其重力一般情况下与电场力或磁场 力相比太小 可以忽略 而对于一些实际物体 如带电小球 液滴 金属块等一般应 当考虑其重力 2 在题目中有明确说明是否要考虑重力的 这种情况按题目要求处理即可 3 不能直接判断是否要考虑重力的 在进行受力分析与运动分析时 要结合运动 状态 确定是否要考虑重力 加固训练 多选 如图所示 两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场 E 和匀强磁 场 B 有一个带正电的小球 电荷量为 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哪几个电磁混合场 解析 选 C D 要使带电小球沿直线通过电磁混合场 则小球进入混合场后 小 球受到的合力为零或小球所受合力与运动方向在同一条直线上 则 A B 不能满 足电场力 重力 洛伦兹力三力平衡 小球不能沿直线穿过混合场区域 C 中电场 力 重力和洛伦兹力的合力有可能为零 D 中小球不受洛伦兹力 电场力和重力的 合力为零或沿竖直方向 故 C D 正确 9 解析 选 C D 如图所示 若粒子从 AB 边射出 AB 为轨迹的 弦 弦切角相等 因而圆心角相等 运动时间相等 A 错 C 对 当粒 圆学子梦想 铸金字品牌 11 子从 AC 边射出时 v 越大 轨迹变短 且运动时间不等 B 错 D 对 10 解析 选 B D 等离子体喷射入磁场后 在洛伦兹力 F1 qBv 的作用下 正离子 向上偏 负离子向下偏 则上板是电源的正极 下板是电源的负极 B 对 两板间形成 向下的电场 正负离子将受到电场力 F2 q 阻碍其偏转 在外电路断路的情况下 U 当 qBv q 时 两板间电势差达到稳定 U Bdv 为电源电动势 A 错 电源内阻为 U r 由闭合电路欧姆定律得 I C 错 D 对 d d B B 11 解析 1 当粒子轨迹恰好与 cd 边相切时 是粒子能从 ab 边射出磁场区域时 轨迹圆半径最大的情况 设此半径为 R1 如图甲所示 则有 R1cos60 R1 2 分 L 2 可得 R1 L 1 分 当粒子轨迹恰好与 ab 相切时是粒子能从 ab 边射出磁场区域时轨迹圆半径最小 的情况 设此半径为 R2 如图乙所示 则有 R2sin30 R2 1 分 L 2 得 R2 1 分 L 3 故粒子从 ab 边射出的条件为 圆学子梦想 铸金字品牌 12 R2 R R1 即 R L 1 分 L 3 根据 qv0B m 得 v0 1 分 v2 0 q 所以 v0 1 分 q 3 q 2 因为 t T 2 分 2 m 所以粒子运动所经过的圆心角越大 粒子在磁场中运动时间越长 从图中可以看 出 如果粒子从 cd 边射出 则圆心角最大为 60 若粒子从 ab 边射出 则圆心角最 大为 240 若粒子从 ad