广东省2013年高考物理二轮复习 专题升级训练六 带电粒子在电磁场中的运动专题升级训练卷

1 专题升级训练六专题升级训练六 带电粒子在电磁场中的运动带电粒子在电磁场中的运动 时间 60 分钟 满分 100 分 一 单选题 本题共 4 小题 每小题 4 分 共 16 分 1 2012 广东理综 15 质量和电荷量都相等的带电粒子M和N 以不同的速率经小 孔S垂直进入匀强磁场 运行的半圆轨迹如图中虚线所示 下列表述正确的是 A M带负电 N带正电 B M的速率小于N的速率 C 洛伦兹力对MN做正功 D M的运行时间大于N的运行时间 2 2012 安徽理综 19 如图所示 圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场 一个 带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场 经过 t时间从C点射出磁场 OC与 OB成 60 角 现将带电粒子的速度变为 仍从A点沿原方向射入磁场 不计重力 则粒子 v 3 在磁场中的运动时间变为 A t B 2 t 1 2 C t D 3 t 1 3 3 如图所示 正方形区域abcd中充满匀强磁场 磁场方向垂直纸面向里 一个氢核从 ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向以一定速度射入磁场 正好从ab边中 点n射出磁场 若将磁场的磁感应强度变为原来的 2 倍 其他条件不变 则这个氢核射出磁 场的位置是 A 在b n之间某点 B 在n a之间某点 C 就从a点射出 D 在a m之间某点 4 2012 襄樊四中高三 11 月月考 设图中M N两板相距为d 电势差为U 一质量 为m 电荷量为q带正电荷的微粒 恰能以水平速度v做匀速直线运动通过两板 若把两板 距离减半 电势差不变 要使微粒仍能沿水平直线通过电场 可采取的措施为 2 A 把微粒的入射速度增大一倍 B 把微粒的入射速度减半 C 加一个B 垂直纸面向外的匀强磁场 U dv D 加一个B 垂直纸面向里的匀强磁场 U dv 二 双选题 本题共 5 小题 每小题 6 分 共 30 分 在每小题给出的四个选项中只有 两个选项符合题目要求 选对但不全的得 3 分 有选错或不答的得 0 分 5 如图所示 从离子源发射出的正离子 经加速电压U加速后进入相互垂直的电场 E 方向竖直向上 和磁场 B方向垂直纸面向外 中 发现离子向上偏转 要使此离子沿直线 通过电磁场 需要 A 增加E 减小B B 增加E 减小U C 适当增加U D 适当减小E 6 2012 湖北黄冈黄州一中高三物理月考 粒子回旋加速器的工作原理如图所示 置 于真空中的 D 形金属盒的半径为R 两金属盒间的狭缝很小 磁感应强度为B的匀强磁场与 金属盒盒面垂直 高频率交流电的频率为f 加速电压的电压为U 若中心粒子源处产生的 质子质量为m 电荷量为 e 初速近似为零 在加速器中被加速 不考虑相对论效应 则下 列说法正确是 A 不改变磁感应强度B和交流电的频率f 该加速器也可加速 粒子 B 加速的粒子获得的最大动能随加速电压U增大而增大 C 质子被加速后的最大速度不能超过 2 Rf D 质子第二次和第一次经过 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 1 2 7 场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交 复合场的水平宽度为d 竖 直方向足够长 如图所示 现有一束带电荷量为q 质量为m的 粒子以各不相同的初速度 v0沿电场方向射入场区 则那些能飞出场区的 粒子的动能增量 Ek可能为 3 A dq E B B qEd B C qEd D 0 8 如图所示 质量为m 电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落 进入一个互相垂直 的匀强电场和匀强磁场区域 磁场方向垂直于纸面 磁感应强度为B 电场强度为E 已知 液滴在此区域中做匀速圆周运动 则圆周运动的半径r为 A B E B 2h g B E 2h g C D m qB2gh qB m2gh 9 利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n 现测得一块横 截面为矩形的金属导体的宽为b 厚为d 并加有与侧面垂直的匀强磁场B 当通以图示方向 电流I时 在导体上 下表面间用电压表可测得电压为U 已知自由电子的电荷量为e 则 下列判断正确的是 A 上表面电势高 B 下表面电势高 C 该导体单位体积内的自由电子数为 I edb D 该导体单位体积内的自由电子数为 BI eUb 三 实验题 18 分 10 2012 广东潮州期末 某同学用如图甲所示电路来测定电池的电动势和内阻 4 1 实验开始时 滑片P应位于 端 填 A 或 B 2 该同学测得如下表的五组数据 根据数据在图乙中作出U I图线 从图象可得电 池的电动势E V 内阻r 结果均保留两位小数 四 计算题 本题共 2 小题 共 36 分 解答应写出必要的文字说明 方程式和重要演 算步骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单位 11 18 分 如图所示 空间存在匀强电场和匀强磁场 电场方向为y轴正方向 磁场 方向垂直于xy平面 纸面 向外 未画出 电场和磁场都可以根据需要加上或撤除 重新 加上的电场或磁场与撤除前的一样 一带正电荷的粒子从P 0 h 点以一定的速度平行于 x轴正向入射 这时若只有磁场 粒子将做半径为R0的圆周运动 若同时存在电场和磁场 粒子恰好做直线运动 现在只加电场 当粒子从P点运动到x R0平面 图中虚线所示 时 立即撤除电场同时加上磁场 粒子继续运动 其轨迹与x轴交于M点 不计重力 求 1 粒子到达x R0平面时的速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离 2 M点的横坐标xM 12 18 分 2012 潮州金中下学期高三月考理综物理试卷 如图所示 一质量为m 电荷量为 q 重力不计的带电粒子 从A板的S点由静止开始释放 经A B加速电场加速 后 穿过中间偏转电场 再进入右侧匀强磁场区域 已知AB间的电压为U MN极板间的电 压为 2U MN两板间的距离和板长均为L 磁场垂直纸面向里 磁感应强度为B 有理想边界 求 1 带电粒子离开B板时速度v0的大小 2 带电粒子离开偏转电场时速度v的大小与方向 3 要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场 磁场的宽度d多大 5 参考答案参考答案 1 A 解析 解析 由左手定则判断知 A 正确 粒子在磁场中运动 洛伦兹力提供向心力 qvB m 半径为r 在质量与电荷量相同的情况下 半径大说明速率大 即M的速率 v2 r mv qB 大于N的速率 B 错 洛伦兹力不做功 C 错 粒子在磁场中运动半周 即时间为周期的一 半 而周期为T M的运行时间等于N的运行时间 故 D 错 2 m qB 2 B 解析 解析 此带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 且出射方向的反向延长线必过圆心 O 设圆形磁场区域半径为R 粒子以速度v在磁场中运动的轨迹圆的半径为r1 通过作图可 知轨迹对应的圆心角为 60 再作其角平分线 则 tan 30 且T t R r1 2 m Bq 1 6 粒子以速度v在磁场中运动的轨迹圆的半径为r2 设对应的圆心角为 2 m qB m 3qB 1 3 2 又由r r2 r1 则 tan 3tan 30 可得 mv Bq 1 3 mv qB 1 3 R r2 3R r13 60 故 120 粒子在磁场中的运动时间 t 2 t B 正确 1 3 2 m qB 2 m 3qB 3 C 解析 解析 设正方形的边长为L 原来粒子做匀速圆周运动的半径为R 当B L 2 mv qB 变为 2B时 可知粒子做匀速圆周运动的半径变为 所以从a点射出 L 4 4 C 解析 解析 原来 mg 把两板距离减半 电势差不变 电场力是原来的两倍 加 qU dm 上磁场后 洛伦兹力须方向向下 mg qvB 解两式得B 由左手定则知磁场方向 2qU dm U dv 须垂直纸面向外 选项 C 正确 5 CD 解析 解析 离子所受的电场力F qE 洛伦兹力f qvB qU mv2 离子向上偏转 1 2 电场力大于洛伦兹力 故要使离子沿直线运动 可以适当增加U 增大速度 洛伦兹力增大 C 正确 也可适当减小E 电场力减小 D 正确 6 CD 解析 解析 质子被加速获得的最大速度受到 D 形盒最大半径制约 vm 2 R T 2 Rf C 正确 粒子旋转频率为f Bq 2 m 与被加速粒子的比荷有关 所以 A 错误 粒子被加速的最大动能Ekm 2m 2R2f2 与电压U无关 B 错误 因为运 2 m 2mv 动半径R mv Bq nUq mv2 2 知半径比为 1 D 正确 2 7 CD 解析 解析 带电粒子可从左侧飞出或从右侧飞出场区 由于洛伦兹力不做功 电场 力做功与路径无关 所以从左侧飞出时 Ek 0 从右侧飞出时 Ek Eqd 选项 C D 正确 8 AC 解析 解析 液滴进入电磁场的速度v 液滴在重力 电场力 洛伦兹力作用下 2gh 6 做匀速圆周运动 满足mg qE qvB m 可得 A C 选项正确 v2 r 9 BD 解析 解析 画出平面图如图 由左手定则 自由电子向上表面偏转 故下表面电势 高 故 B 正确 A 错误 再根据e evB I neSv ne b d v得n 故 D 正确 C 错误 U d BI eUb 10 答案 答案 1 A 2 如解析图所示 1 43 1 48 0 64 0 78 解析 解析 1 要使变阻器的电阻值最大 2 纵轴截距表示电动势E 1 45 V 斜率绝对 值表示电源内阻r 0 71 电路图如图所示 11 答案 答案 1 h 2 4 R0 2 22 000 7 2 4 RRR hh 解析 解析 1 粒子做直线运动时 有 qE qBv0 做圆周运动时 有 2 0 0 0 mv qBv R 只有电场时 粒子做类平抛运动 则有 qE ma R0 v0t vy at 解得 vy v0 粒子的速度大小为 22 00 2 y vvvv 速度方向与x轴的夹角为 4 粒子与x轴的距离为 H h at2 h 1 2 R0 2 2 撤去电场加上磁场后 有 qBv m v2 R 得 R R0 2 此时粒子的运动轨迹如图所示 圆心C位于与速度v方向垂直的直线上 该直线与x轴 和y轴的夹角均为 由几何关系可得C点的坐标为 4 7 xC 2R0 yC H R0 h R0 2 过C点作x轴的垂线 在 CDM中 有 lCM R R0 lCD yC h 2 R0 2 解得 2222 00 7 4 DMCMCD lllRR hh M点的横坐标为 22 000 7 2 4 M xRRR hh 12 答案 答案 1 2 2 方向与水平方向成 45 角 3 2qU m qU m 2mqU qB 解析 解析 1 带电粒子在加速电场中