寒假：高二物理寒假作業(yè)習(xí)題精煉

.#;第12頁寒假：高二物理寒假作業(yè)習(xí)題精煉寒假里是學(xué)生提升自己成績的關(guān)鍵時(shí)間，學(xué)生們可以在這個(gè)時(shí)間里進(jìn)展充電，下面是高二物理寒假作業(yè)習(xí)題精煉，以供大家參考練習(xí)。一、選擇題1.如下圖，MN是紙面內(nèi)的一條直線，其所在空間充滿與紙面平行的勻強(qiáng)電場或與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場〔場區(qū)都足夠大〕，現(xiàn)有一重力不計(jì)的帶電粒子從MN上的O點(diǎn)以程度初速度v0射入場區(qū)，以下有關(guān)判斷正確的選項(xiàng)是〔〕A.假如粒子回到MN上時(shí)速度增大，那么空間存在的一定是電場B.假如粒子回到MN上時(shí)速度大小不變，那么該空間存在的一定是電場C.假設(shè)只改變粒子的速度大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN上時(shí)與其所成夾角不變，那么該空間存在的一定是磁場D.假設(shè)只改變粒子的速度大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到MN所用的時(shí)間不變，那么該空間存在的一定是磁場[答案]AD[解析]洛倫茲力對帶電粒子不做功，不能使粒子速度增大，電場力可使帶電粒子做功，動能增大，故A項(xiàng)正確.假設(shè)帶電粒子以與電場線平行的速度v0射入，粒子返回速率不變，故B、C項(xiàng)錯(cuò).由T=知，粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間與速率無關(guān)，故D項(xiàng)正確.2.〔2019湖南省師大附中月考〕一帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場線和磁感線的方向，先后穿過寬度一樣且緊鄰在一起的有明顯邊界的勻強(qiáng)電場〔場強(qiáng)為E〕和勻強(qiáng)磁場〔磁感應(yīng)強(qiáng)度為B〕，如圖甲所示.電場和磁場對粒子做功為W1，粒子穿出磁場時(shí)的速度為v1;假設(shè)把電場和磁場正交疊加，如圖乙所示，該粒子仍以初速度v0穿過疊加場區(qū)，電場和磁場對粒子做功為W2，粒子穿出場區(qū)時(shí)的速度為v2，比較W1和W2、v1和v2的大小〔v0W2，v1v2B.W1=W2，v1=v2C.W1v2[答案]A[解析]由于v0洛倫茲力，那么第一種情況下，粒子沿電場方向的位移較大，電場力做功較多，出射速度較大，A對.3.如圖甲所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，可在程度放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動過程中，圓環(huán)運(yùn)動的速度時(shí)間圖象可能是圖乙中的〔〕[答案]AD[解析]由左手定那么可判斷洛倫茲力方向向上，圓環(huán)受到豎直向下的重力、垂直細(xì)桿的彈力及向左的摩擦力，當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻小于重力時(shí)，彈力方向豎直向上，圓環(huán)向右減速運(yùn)動，隨著速度減小，洛倫茲力減小，彈力越來越大，摩擦力越來越大，故做加速度增大的減速運(yùn)動，直到速度為零而處于靜止?fàn)顟B(tài)，選項(xiàng)中沒有對應(yīng)圖象;當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻等于重力時(shí)，彈力為零，摩擦力為零，故圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動，A正確;當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻大于重力時(shí)，彈力方向豎直向下，圓環(huán)做減速運(yùn)動，速度減小，洛倫茲力減小，彈力減小，當(dāng)彈力減小到零的過程中，摩擦力逐漸減小到零，做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，摩擦力為零時(shí)，開場做勻速直線運(yùn)動，D正確.4.設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如下圖，一離子在靜電力和洛倫茲力的作用下，從靜止開場自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動的最低點(diǎn)，忽略重力，下述說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A.該離子必帶正電荷B.A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度C.離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大D.離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)[答案]D[解析]由離子從靜止開場運(yùn)動的方向可知離子帶正電，因洛倫茲力不做功，只有靜電力做功，由能量守恒或動能定理可知B、C正確，到達(dá)B后，將重復(fù)ACB過程，向右運(yùn)動.5.在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場與磁場，一質(zhì)量為m的帶正電小球，在該區(qū)域內(nèi)沿程度方向向右做直線運(yùn)動，如下圖，關(guān)于場的分布情況不可能的是〔〕A.該處電場方向和磁場方向重合B.電場豎直向上，磁場垂直紙面向里C.電場斜向里側(cè)上方，磁場斜向外側(cè)上方，均與v垂直D.電場程度向右，磁場垂直紙面向里[答案]D[解析]帶電小球在復(fù)合場中運(yùn)動一定受重力和電場力，是否受洛倫茲力需詳細(xì)分析.A選項(xiàng)中假設(shè)電場、磁場方向與速度方向垂直，那么洛倫茲力與電場力垂直，假如與重力的合力為0就會做直線運(yùn)動.B選項(xiàng)中電場力、洛倫茲力都向上，假設(shè)與重力合力為0，也會做直線運(yùn)動.C選項(xiàng)中電場力斜向里側(cè)上方，洛倫茲力向外側(cè)下方，假設(shè)與重力的合力為0，就會做直線運(yùn)動.D選項(xiàng)三個(gè)力不可能為0，因此選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤.6.〔2020江蘇省姜堰中學(xué)、淮陰中學(xué)、如皋中學(xué)、前黃中學(xué)模擬〕如下圖，一粒子源位于一邊長為a的正三角形ABC的中點(diǎn)O處，可以在三角形所在的平面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射出速度大小為v、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，整個(gè)三角形位于垂直于△ABC的勻強(qiáng)磁場中，假設(shè)使任意方向射出的帶電粒子均不能射出三角形區(qū)域，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為A.B.C.D.[答案]D[解析]如下圖帶電粒子不能射出三角形區(qū)域的最小半徑是r=tan30=a，由qvB=m得，最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度是B=.7.如下圖，帶電粒子以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)動中經(jīng)過b點(diǎn)，Oa=Ob，假設(shè)撤去磁場加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場，仍以v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場，粒子仍能通過b點(diǎn)，那么電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比為〔〕A.v0B.C.2v0D.[答案]C[解析]設(shè)Oa=Ob=d，因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌鲋凶鰟蛩賵A周運(yùn)動，所以圓周運(yùn)動的半徑正好等于d，即r==d，得到B=.假如換成勻強(qiáng)電場，程度方向以v0做勻速直線運(yùn)動，豎直沿y軸負(fù)方向做勻加速運(yùn)動，即d=2，得到E=，所以=2v0，選項(xiàng)C正確.8.〔2020皖南八校二?！橙缦聢D，用一塊金屬板折成橫截面為形的金屬槽放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，并以速率v1向右勻速運(yùn)動，從槽口右側(cè)射入的帶電微粒的速率是v2，假如微粒進(jìn)入槽后恰能做勻速圓周運(yùn)動，那么微粒做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r和周期T分別為〔〕A.，B.，C.，D.，[答案]B[解析]金屬板折成形的金屬槽放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，并以速率v1向右勻速運(yùn)動時(shí)，左板將切割磁感線，上、下兩板間產(chǎn)生電勢差，由右手定那么可判斷出上板為正，下板為負(fù)，E===Bv1，微粒做勻速圓周運(yùn)動，重力等于電場力，方向相反，故有m==，向心力由洛倫茲力提供，所以qv2B=m，得r==，周期T==，故B項(xiàng)正確.二、非選擇題9.某空間區(qū)域存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為0.5N/C，一帶電量為q=+10-3C，質(zhì)量為m=310-5kg的油滴從高5m處落入該區(qū)域后，恰好做勻速直線運(yùn)動〔忽略空氣阻力的作用〕，求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值.〔重力加速度g=10m/s2〕[答案]410-2T[解析]帶電油滴進(jìn)入電場和磁場區(qū)域后做勻速直線運(yùn)動，所以油滴處于受力平衡狀態(tài)，油滴受力如右圖所示.由于進(jìn)入場區(qū)時(shí)速度豎直向下，所以磁場力F洛一定在程度方向上，與重力垂直，所以電場力F在程度方向的分力等于磁場力F洛，在豎直方向的分力等于重力G.F=qE=0.510-3N=510-4N①mg=310-4N②設(shè)F與豎直方向的夾角為，豎直方向上有：mg=Fcos③程度方向上有：F洛=Fsin④①②③④式可得：F洛=410-4N設(shè)油滴下落到場區(qū)時(shí)的速度為v，v==10m/s當(dāng)速度與磁場垂直時(shí)，粒子所受的洛倫茲力最大.所以，當(dāng)磁場與速度垂直時(shí)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為B.F洛=qvB，B==T=410-2T10.2019年9月25日中國神舟七號宇宙飛船順利升空，9月27日，中國宇航員首次實(shí)現(xiàn)太空出艙.下一步我國將于2019年發(fā)射空間站，設(shè)該空間站體積很大，宇航員可以在里面進(jìn)展多項(xiàng)體育活動，一宇航員在站內(nèi)玩壘球〔萬有引力可以忽略不計(jì)〕，上半側(cè)為勻強(qiáng)電場，下半側(cè)為勻強(qiáng)磁場，中間為分界面，電場與分界面垂直，磁場垂直紙面向里，電場強(qiáng)度為E=100V/m，宇航員位于電場一側(cè)距分界面為h=3m的P點(diǎn)，PO垂直于分界面，D位于O點(diǎn)右側(cè)，壘球質(zhì)量為m=0.1kg，帶電量為q=-0.05C，該宇航員從P點(diǎn)以初速度v0=10m/s平行于界面投出壘球，要使壘球第一次通過界面就擊中D點(diǎn)，且能回到P點(diǎn).求：〔1〕OD之間的間隔d.〔2〕壘球從拋出第一次回到P點(diǎn)的時(shí)間t.〔計(jì)算結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕[答案]〔1〕3.46m〔2〕1.53s[解析]〔1〕設(shè)壘球在電場中運(yùn)動的加速度為a，時(shí)間為t1，有：qE=mah=atd=v0t1代入數(shù)據(jù)得：a=50m/s2，t1=s，d=2m=3.46m〔2〕壘球進(jìn)入磁場時(shí)與分界面夾角為tan===60進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v==20m/s設(shè)壘球在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑為R由幾何關(guān)系得：R==4m又由R=，得B==10T球在磁場中運(yùn)動時(shí)間為：t2=TT=，故t2=s運(yùn)動總時(shí)間為：t=2t1+t2=1.53s11.如圖甲所示，豎直面MN的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場〔上、下及左側(cè)無邊界〕.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電的小球，以大小為v0的速度垂直于豎直面MN向右做直線運(yùn)動.小球在t=0時(shí)刻通過電場中的P點(diǎn)，為使小球能在以后的運(yùn)動中豎直向下通過D點(diǎn)〔P、D間距為L，且它們的連線垂直于豎直平面MN，D到豎直面MN的間隔DQ等于L/〕，經(jīng)過研究，可以在電場所在的空間疊加如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的、垂直于紙面向里的磁場.〔g=10m/s2〕，求：〔1〕場強(qiáng)E的大小;〔2〕假如磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為量，試推出滿足條件t1的表達(dá)式;〔3〕進(jìn)一步的研究說明，豎直向下的通過D點(diǎn)的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\(yùn)動.那么當(dāng)小球運(yùn)動的周期最大時(shí)，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B0及運(yùn)動的最大周期T的大小，并在圖中定性地畫出小球運(yùn)動一個(gè)周期的軌跡.〔只需要畫出一種可能的情況〕[答案]〔1〕mg/q〔2〕+〔3〕軌跡見解析圖乙[解析]〔1〕小球進(jìn)入電場，做勻速直線運(yùn)動時(shí)Eq=mg，①E=mg/q.②〔2〕在t1時(shí)刻加磁場，小球在時(shí)間t0內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動〔如圖甲所示〕，設(shè)圓周運(yùn)動的周期為T0，半徑為R0.豎直向下通過D點(diǎn)，那么t0=3T0/4，③B0qv0=m④PF-PD=R即v0t1-L=R，⑤將③④代入⑤式解得t1=+.〔3〕小球運(yùn)動的速率始終不變，當(dāng)R變大時(shí)，T0也增加，小球在電場中的運(yùn)動周期T也增加在小球不飛出電場的情況下，當(dāng)T0最大時(shí)，有：DQ=2R，即=，⑥T0==，⑦結(jié)合⑥⑦式是B0=，T0=.結(jié)合軌跡圖可知，小球在電場中運(yùn)動的最大周期T=4〔+t0〕.結(jié)合上式解得T=.所以小球在電場中運(yùn)動一個(gè)周期的軌跡如圖乙所示.12.如圖甲所示，程度地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=810-5C的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略小.在管口所在程度面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=15T的勻強(qiáng)磁場，MN面的上方還存在著豎直向上、場強(qiáng)E=25V/m的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=5T的勻強(qiáng)磁場.現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運(yùn)動，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界PQ為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，測得小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨高度h變化的關(guān)系如圖乙所示.g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，求：〔1〕小球剛進(jìn)入磁場B1時(shí)的加速度大小a;〔2〕絕緣管的長度L;〔3〕小球分開管后再次經(jīng)過程度面MN時(shí)距管口的間隔x.[答案]〔1〕2m/s2〔2〕1m〔3〕m[解析]〔1〕以小球?yàn)檠芯繉ο?，豎直方向小球受重力和恒定的洛倫茲力f1，故小球在管中豎直方向做勻加速直線運(yùn)動，加速度設(shè)為a，設(shè)a===2m/s2.〔2〕當(dāng)小球運(yùn)動到管口時(shí)，F(xiàn)N=2.410-3N，設(shè)v1為小球豎直分速度，由F