【走向高考】2012年高考物理总复习 第8章综合测试题

用心 爱心 专心1 第八章综合测试题第八章综合测试题 本卷分第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 满分 100 分 考试时间 90 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 共 10 小题 每小题 4 分 共 40 分 在每小题给出的四个选项中 有的小 题只有一个选项符合题目要求 有些小题有多个选项符合题目要求 全部选对的得 4 分 选不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 1 在赤道上某处有一个避雷针 当带有负电的乌云经过避雷针上方时 避雷针开始放 电 则地磁场对避雷针的作用力的方向为 A 正东 B 正西 C 正南 D 正北 答案 B 解析 赤道上方地磁场磁感线的方向由南向北 通过避雷针的电流方向向上 由左 手定则知 安培力的方向向正西 2 如图所示 铜质导电板置于匀强磁场中 通电时铜板中电流方向向上 由于磁场的 作用 则 A 板左侧聚集较多电子 使b点电势高于a点电势 B 板左侧聚集较多电子 使a点电势高于b点电势 C 板右侧聚集较多电子 使a点电势高于b点电势 D 板右侧聚集较多电子 使b点电势高于a点电势 答案 A 解析 铜板中形成电流的是电子 由左手定则可判断出电子受的洛伦兹力方向向左 电子将聚集到板的左侧 而右板将剩余正电荷 使b点电势高于a点电势 故 A 正确 3 质量为m的金属导体棒置于倾角为 的导轨上 棒与导轨间的动摩擦因数为 当导体棒通以垂直纸面向里的电流时 恰能在导轨上静止 如图所示的四个图中 标出了 四种可能的匀强磁场方向 其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是 用心 爱心 专心2 答案 ACD 解析 由左手定则 可分别判断出导体棒所受安培力的方向如下图所示 由安培力 方向可知 重力沿斜面方向的分力可能与安培力沿斜面方向的分力相平衡的是 A C D 当 重力沿斜面方向的分力与安培力沿斜面方向的分力大小相等 方向相反时 摩擦力大小为 零 4 关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量 下列结论中正确的是 A 与加速器的半径有关 半径越大 能量越大 B 与加速器的磁场有关 磁场越强 能量越大 C 与加速器的电场有关 电场越强 能量越大 D 与带电粒子的质量和电荷量均有关 质量和电荷量越大 能量越大 答案 AB 解析 回旋回速器中的带电粒子旋转半径与能量有关 速度越大 半径越大 达到 最大速度v时 半径增大到最大R 能量最大 粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 满足qvB 则v 故Ek mv2 R越大 能量越大 A 正确 B越大 能 mv2 R qBR m 1 2 q2B2E2 2m 量越大 B 正确 Ek与加速器的电场无关 C 不正确 质量m变大时 Ek变小 D 错 5 如图所示 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乙中的 答案 C 解析 由左手定则可判断出磁感应强度B的磁场区域 内磁场方向分别为 用心 爱心 专心3 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 1 4 T 4 2 m qB m 2qt 有 C 选项正确 6 2011 北京东城模拟 如图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 带电粒子的重力不计 速度选择器内有互相垂直的匀强磁场和匀强 电场 磁场的磁感应强度为B 电场的场强为E 挡板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒 子位置的胶片A1A2 挡板S下方有磁感应强度为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里 C 能通过狭缝P的带电粒子的速度等于B E D 带电粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P 带电粒子的比荷越小 答案 A 解析 在加速电场中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 B 错误 经 过速度选择器时满足qE qvB 可知能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 C 错误 带电 E B 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越小 比荷就越大 D 错误 7 如图所示 一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁 场 下列判断正确的是 A 电子在磁场中运动的时间越长 其轨迹越长 B 电子在磁场中运动的时间越长 其轨迹线所对应的圆心角越大 C 在磁场中运动时间相同的电子 其轨迹线一定重合 D 电子的速度不同 它们在磁场中运动的时间一定不相同 答案 B 用心 爱心 专心4 解析 由于R 而电子束以不同速率进入同一磁场 m B q相同 v大者偏转 mv Bq 半径大 图中表示几种不同速率的电子在磁场中的运动轨迹 由 3 4 5 可知 三者运动 时间相同 但轨迹长短不同 所以 A 选项和 C 选项肯定错 又由 3 4 5 可知 电子的速 率不同 但在磁场中运动时间可能相同 故 D 选项错 另由公式t T 2 T T 2 与速度无关 所以 电子在磁场中运动的时间t仅与轨迹所对应的圆心角 有关 圆 2 m Be 心角越大 时间t越长 故选项 B 正确 8 2011 南昌模拟 某空间存在水平方向的匀强电场 图中未画出 带电小球沿如图 所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动 此空间同时存在由A指向B的匀强磁场 则 下列说法正确的是 A 小球一定带正电 B 小球可能做匀速直线运动 C 带电小球一定做匀加速直线运动 D 运动过程中 小球的机械能增大 答案 CD 解析 本题考查带电体在复合场的运动问题 由于重力方向竖直向下 空间存在磁 场 且直线运动方向斜向下 与磁场方向相同 故不受磁场力作用 电场力必水平向右 但电场具体方向未知 故不能判断带电小球的电性 选项 A 错误 重力和电场力的合力不 为零 故不是匀速直线运动 所以选项 B 错误 因为重力与电场力的合力方向与运动方向 相同 故小球一定做匀加速运动 选项 C 正确 运动过程中由于电场力做正功 故机械能 增大 选项 D 正确 9 2011 临川模拟 如图所示 空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场 电场的方 向竖直向下 磁场方向水平 图中垂直纸面向里 一带电油滴P恰好处于静止状态 则下 列说法正确的是 用心 爱心 专心5 A 若仅撤去电场 P可能做匀加速直线运动 B 若仅撤去磁场 P可能做匀加速直线运动 C 若给P一初速度 P不可能做匀速直线运动 D 若给P一初速度 P可能做匀速圆周运动 答案 D 解析 考查带电体在匀强电场 匀强磁场以及重力场的复合场中的运动 油滴能处 于静止状态 说明受到的重力和电场力平衡 电场力竖直向上 带电油滴带负电荷 若仅 撤去电场 刚开始液滴在重力作用下产生速度 相应油滴受到磁场产生的洛伦兹力 油滴 不可能做匀加速直线运动 A 错 若仅撤去磁场 油滴受到的重力和电场力恒定 始终平 衡 油滴将做匀速直线运动或保持静止状态 不可能做匀加速直线运动 B 错 给油滴一 个初速度时 若速度方向垂直纸面 洛伦兹力为零 油滴所受合外力为零 则油滴将垂直 纸面做匀速直线运动 故 C 错 同理给油滴的初速度平行纸面的任何方向时 重力和电场 力的合力为零 油滴相当于只受到洛伦兹力的作用 将会做匀速圆周运动 D 对 10 带电粒子以速度v沿CB方向射入一横截面为正方形的区域 C B均为该正方形 两边的中点 如图所示 不计粒子的重力 当区域内有竖直方向的匀强电场E时 粒子从 A点飞出 所用时间为t2 当区域内有垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场时 粒子也从A点飞出 所用时间为t2 下列说法正确的是 A t1t2 C v D v E B 4 5 E B 5 4 答案 AD 解析 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动 水平方向上做匀速运动 而在匀强磁 场中做匀速围周运动 水平方向上做减速运动 所以t2 t1 A 项正确 B 项错 设正方形 区域的边长为l 则当加电场时 有l vt1和 t 得E 当加磁场时 根据几何 l 2 qE 2m2 1 mv2 ql 用心 爱心 专心6 关系 有 R 2 l2 R2 得R l 再由R 得B 所以 v D 项对 C 项 l 2 5 4 mv qB 4mv 5ql E B 5 4 错 第 卷 非选择题 共 60 分 二 填空题 共 3 小题 每小题 6 分 共 18 分 把答案直接填在横线上 11 6 分 如图 甲 所示 一带电粒子以水平速度v0先后进入方向互相垂直的 v0 解析 由题意可知 带电粒子穿过叠加场的过程中 洛伦兹力小于电场力 二力方 向相反 所以沿电场方向偏移的距离比第一次仅受电场力时偏移的距离小 且洛伦兹力不 做功 故W1 W2 12 6 分 在磁感应强度为B的匀强磁场中 垂直于磁场放入一段通电导线 若任意 时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷 每个电荷的电量为q 则每个电荷所受的 洛伦兹力F洛 该段导线所受的安培力为F 答案 qvB NqvB 解析 垂直于磁场方向运动的带电粒子所受洛伦兹力的表达式为F洛 qvB 导体在 磁场中所受到的安培力实质是导体中带电粒子所受洛伦兹力的宏观体现 即安培力F NF 洛 NqvB 13 6 分 2011 北京东城模拟 如图所示 截面为正方形空腔abcd中有一匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 若有一束具有不同速率的电子由小孔a沿ab方向射入磁场 打在 腔壁上的电子都被腔壁吸收 则由小孔c和小孔d射出的电子的速率之比为 由 小孔c和d射出的电子在磁场中运动的时间之比为 答案 2 1 1 2 解析 设电子从小孔c和小孔d射出时 其运动轨迹半径分别为rc rd 由图可知 用心 爱心 专心7 电子在磁场中仅受洛伦兹力 由牛顿第二定律知qvB m 得r 所以电子从 rc rd 2 1 v2 r mv qB 小孔c和小孔d射出时的速率之比为 2 1 从小孔c和小孔d射出的电子在磁场中转过的 圆心角分别为 90 180 由t T及T 可知 从小孔c和d射出的电子在磁 360 2 m qB 场中运动的时间之比为 1 2 三 论述计算题 共 4 小题 共 42 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演 算步骤 只写出最后答案不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 14 10 分 2010 山东淄博模拟 如图所示 ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等 边三角形 磁场垂直纸面向外 荷质比为 的电子以速度v0从A点沿AB方向射入 欲使电 e m 子能经过BC边 则磁感应强度B的取值范围 答案 B 即B mv qB a 3 mv0 eB 3mv0 ae B的取值范围为 B 3mv0 ae 15 10 分 2011 合肥模拟 如图所示 在NOQ范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场 在MOQ范围内有垂直于纸面向外的匀强磁场 M O N在一条直线上 MOQ 60 这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B 离子源中的离子带电荷量为 q 质量为m 通过 小孔O1进入两板间电压为U的加速电场区域 可认为初速度为零 离子经电场加速后由小 孔O2射出 再从O点进入磁场区域 此时速度方向沿纸面垂直于磁场边界MN 不计离子 的重力 用心 爱心 专心8 1 若加速电场两板间电压U U0 求离子进入磁场后做圆周运动的半径R0 2 在OQ上有一点P P点到O点距离为L 若离子能通过P点 求加速电压U和从O 点到P点的运动时间 答案 1 2 n 1 2 3 1 B 2U0m q nm 3qB 解析 1 离子在电场中加速时U0q mv 0 1 22 0 离子在磁场中运动时 洛伦兹力提供向心力qv0B m v2 0 R0 解得R0 1 B 2U0m q 2 离子进入磁场时的运动轨迹如图所示 由几何关系可知OP P P R0 要保证离子通过P点L nR0 解得U 其中n 1 2 3 B2L2q 2mn2 T 2 m qB t n 其中n 1 2 3 T 2 3 nm 3qB 16 11 分 2011 南昌模拟 如图所示 真空中有直角坐标系xOy P是坐标系中的 一个点 坐标是 a b 有一质量为m 电荷量为 q的质点A从原点O沿y轴正方向以 速度v0射出 不计重力的影响 1 若在x 0 和y 0 的区域内加一个垂直于坐标系平面的匀强磁场 使质点A能通过 P点 试求出磁场感应强度B的大小和方向以及质点A从坐标原点O运动到P点的时间t 用心 爱心 专心9 2 若在x轴上固定一个带负电的点电荷C 使质点A能保持速率不变 并通过P点 求点电荷C与坐标原点O的距离和点电荷C所带电荷量的大小 静电力常量为k 答案 1 2 a 2b 2v0 a2 b2 2a a2 b2 mv2 0 2kaq 解析 1 在匀强磁场中 质点A做匀速圆周运动 半径R a 2 由qBv0 m 解得B 磁感应强度方向垂直纸面向外 v2 0 R 2mv0 qa 在匀强磁场中的周期为T 2 m qB a v0 质点A在磁场中运动的时间为t1 t1 T 2 a 2v0 质点A射出匀强磁场后做匀速直线运动 运动时间为t2 b v0 则总时间t t1 t2 a b 2v0 2 质点A应以带负电的点电荷C为圆心做匀速圆周运动 设半径为r 有 a r 2 b2 r2 r a2 b2 2a 故点电荷C与坐标原点O的距离为 a2 b2 2a 又有k m qQ r2 v2 0 r 联立解得Q a2 b2 mv2 0 2kaq 17 11 分 2011 烟台模拟 如图 L1和L2是间距为d的两平行虚线 L1上方和L2 下方有垂直纸面向里的相同匀强磁场 磁感应强度大小为B A B两点都在L2上 一质量 为m 电荷量为q的带正电的粒子 从A点以初速度v与L2成 30 角斜向上射出 已 知