高考物理二輪復(fù)習(xí) 精題巧練二十三

一、單項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分)1．在勻強磁場中有一用粗細(xì)均勻、相同材料制成的導(dǎo)體框abc，b為半圓弧的頂點．磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面向里，在ac兩端接一直流電源，如圖所示，則()A．導(dǎo)體框abc所受安培力的合力為零B．導(dǎo)體框abc所受安培力的合力垂直于ac向上C．導(dǎo)體框abc所受安培力的合力垂直于ac向下D．導(dǎo)體框abc的圓弧段所受安培力為零【答案】B【解析】由左手定則可知，導(dǎo)體框abc所受安培力的合力垂直于ac向上．2．如圖所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強磁場中，通電時銅板中電流方向向上，由于磁場的作用，則()A．板左側(cè)聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢B．板左側(cè)聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢C．板右側(cè)聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢D．板右側(cè)聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢【答案】A【解析】銅板中形成電流的是電子，由左手定則可判斷出電子受的洛倫茲力方向向左，電子將聚集到板的左側(cè)，而右板將剩余正電荷，使b點電勢高于a點電勢，故A正確．3．某空間存在著如圖所示的水平方向的勻強磁場，A、B兩個物塊疊放在一起，并置于光滑的絕緣水平地面上，物塊A帶正電，物塊B為不帶電的絕緣塊．水平恒力F作用在物塊B上，使A、B一起由靜止開始向左運動．在A、B一起向左運動的過程中，以下關(guān)于A、B受力情況的說法中正確的是()A．A對B的壓力變小B．A、B之間的摩擦力保持不變C．A對B的摩擦力變大D．B對地面的壓力保持不變【答案】B【解析】由牛頓第二定律：F＝(mA＋mB)a，a＝eq\f(F,mA＋mB)，A、B間摩擦力Ff＝mA·a＝eq\f(mA,mA＋mB)F，保持不變，B正確，C錯．由左手定則可知，A受洛倫茲力向下，所以A對B、B對地面的壓力均變大，A、D錯．故應(yīng)選B.4．(2011·深圳模擬)如圖所示是某粒子速度選擇器的示意圖，在一半徑為R＝10cm的圓柱形桶內(nèi)有B＝10－4T的勻強磁場，方向平行于軸線，在圓柱形桶某一直徑的兩端開有小孔，作為入射孔和出射孔．粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出．現(xiàn)有一粒子源發(fā)射比荷為eq\f(q,m)＝2×1011C/kg的陽離子，粒子束中速度分布連續(xù)，不計重力．當(dāng)角θ＝45°時，出射粒子速度v的大小是()A.eq\r(2)×106m/sB．2eq\r(2)×106m/sC．2eq\r(2)×108m/sD．4eq\r(2)×106m/s【答案】B【解析】由題意，粒子從入射孔以45°角射入勻強磁場，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動．能夠從出射孔射出的粒子剛好在磁場中運動eq\f(1,4)周期，由幾何關(guān)系知r＝eq\r(2)R，又r＝eq\f(mv,qB)，v＝eq\f(qBr,m)＝2eq\r(2)×106m/s.B項正確．二、雙項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分．以下各小題四個選項中，只有兩個選項符合題意．若只選一個且正確的給3分，若選兩個且都正確的給6分，但只要選錯一個或不選，該小題就為0分)5．右圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器．速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強度為B0的勻強磁場．下列表述正確的是()A．質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B．速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里C．能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD．粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小【答案】AC【解析】由加速電場可見粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，B錯誤；經(jīng)過速度選擇器時滿足qE＝qvB，可知能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B，帶電粒子進入磁場做勻速圓周運動，則有R＝mv/qB，可見當(dāng)v相同時，R∝eq\f(m,q)，所以可以用來區(qū)分同位素，且R越大，荷質(zhì)比越小，故半徑越小的粒子越靠近P，荷質(zhì)比越大，D錯誤．6.回旋加速器是利用較低電壓的高頻電源使粒子經(jīng)多次加速獲得巨大速度的一種儀器，工作原理如右圖，下列說法正確的是()A．粒子在磁場中做勻速圓周運動B．粒子由A0運動到A1比粒子由A2運動到A3所用時間少C．粒子的軌道半徑與它的速率成正比D．粒子的運動周期和運動速率成正比【答案】AC【解析】理解回旋加速器的工作原理，在磁場中做勻速圓周運動，T＝eq\f(2πm,qB)，r＝eq\f(mv,qB)，故A、C正確．(粒子是通過加速電場才加速的)7.長為L的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強磁場，如右圖所示，磁感應(yīng)強度為B，板間距離為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子(不計重力)，從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()A．使粒子的速度v<BqL/4mB．使粒子的速度v>5BqL/4mC．使粒子的速度v>BqL/mD．使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m【答案】AB【解析】由左手定則判斷得粒子在磁場中間向上偏，而作勻速圓周運動，很明顯，圓周運動的半徑大于某值r1時粒子可以從極板右邊穿出，而半徑小于某值r2時粒子可從極板的左邊穿出，現(xiàn)在問題歸結(jié)為求粒子能在右邊穿出時r的最小值r1以及粒子在左邊穿出時r的最大值r2，由幾何知識得：粒子擦著板從右邊穿出時，圓心在O點，有：req\o\al(2,1)＝L2＋(r1－L/2)2，得r1＝5L/4，又由于r1＝mv1/Bq，得v1＝5BqL/4m，∴v1>5BqL/4m時粒子能從右邊穿出．粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在O′點，有r2＝L/4，又由r2＝mv2/Bq＝L/4得v2＝BqL/4m.∴v2<BqL/4m時粒子能從左邊穿出．綜上可得正確答案是A、B.8．如下圖所示，在沿水平方向向里的勻強磁場中，帶電小球A與B處在同一條豎直線上，其中小球B帶正電荷并被固定，小球A與一水平放置的光滑絕緣板C接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài)．若將絕緣板C沿水平方向抽去后，以下說法正確的是()A．小球A仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài)B．小球A將可能沿軌跡1運動C．小球A將可能沿軌跡2運動D．小球A將可能沿軌跡3運動【答案】AB【解析】若小球A帶正電，小球A受重力G、庫侖斥力F和板對小球向下的彈力N.當(dāng)撤走絕緣板C時，N＝0，若F＝G，小球A仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，A正確；若F＞G，則由左手定則可判斷B正確；若小球A帶負(fù)電，則由A的受力情況可知是不可能的，則C、D錯誤．9.如右圖所示，一帶正電的粒子沿平行金屬板中央直線以速度v0射入互相垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，磁場的磁感應(yīng)強度為B，電場強度為E，粒子從P點離開電磁場區(qū)域時速度為v，P與中央直線相距為d，則下列說法正確的是()A．粒子在運動過程中所受磁場力可能比所受電場力小B．粒子沿電場方向的加速度大小始終是eq\f(Bqv－Eq,m)C．粒子的運動軌跡是拋物線D．粒子達到P的速度大小v＝eq\r(v\o\al(2,0)－\f(2Eqd,m))【答案】AD【解析】由題意知，帶正電的粒子從中央線的上方離開混合場，說明在進入電磁場時，豎直向上的洛倫茲力大于豎直向下的電場力．在運動過程中，由于電場力做負(fù)功，洛倫茲力不做功，所以粒子的動能減小，從而使所受到的磁場力可能比所受電場力小，選項A正確．又在運動過程中，洛倫茲力的方向不斷發(fā)生改變，其加速度大小是變化的，運動軌跡是復(fù)雜的曲線而并非簡單的拋物線，所以選項B、C錯誤．由動能定理得：－Eqd＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故選項D正確，綜合來看，選項A、D正確．三、非選擇題(本題共3小題，共54分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)10．(16分)如圖所示，水平放置的光滑的金屬導(dǎo)軌M、N，平行地置于勻強磁場中，間距為d，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面夾角為α，金屬棒ab的質(zhì)量為m，放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直．電源電動勢為E，定值電阻為R，其余部分電阻不計．則當(dāng)電鍵S閉合的瞬間，棒ab的加速度為多大？【解析】金屬棒ab受力情況如下圖所示(截面圖)．安培力F＝BIL①流過金屬棒ab的電流強度I＝E/R②由牛頓第二定律得：Fsinα＝ma③由①②③式解得：a＝eq\f(BELsinα,mR).11．(16分)如下圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的小球以水平初速度v0從離地高為h的地方做平拋運動，落地點為N，設(shè)不計空氣阻力，求：(1)若在空間加一個豎直方向的勻強電場，使小球沿水平方向做勻速直線運動，則場強E為多大？(2)若在空間再加上一個垂直紙面向外的勻強磁場，小球的落地點仍為N，則磁感應(yīng)強度B為多大？【解析】(1)由于小球受電場力和重力且做勻速直線運動，故qE＝mg，所以E＝eq\f(mg,q).(2)再加上勻強磁場后，由于重力與電場力平衡，故小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動，R＝eq\f(mv0,qB).由幾何關(guān)系得：R2－x2＝(R－h(huán))2，其中x＝v0t＝v0eq\r(\f(2h,g)).由以上幾式解得：B＝eq\f(2mgv0,q2v\o\al(2,0)＋gh).12．(22分)(2010·廣州模擬)一帶正電q、質(zhì)量為m的離子，t＝0時從A點進入正交的電場和磁場并存的區(qū)域做周期性運動，下圖甲為其運動軌跡，圖中弧AD和弧BC為半圓弧，半徑均為R；AB、CD為直線段，長均為πR；已知電場強度方向不變(如圖甲所示)、大小隨時間作周期性變化；磁感應(yīng)強度大小不變恒為B0，方向垂直紙面隨時間作周期性變化．(1)計算離子轉(zhuǎn)一圈的時間．(2)指出離子運動一圈時間內(nèi)電場和磁場的變化情況．(3)以圖甲所示的E的方向為電場強度的正方向、向里為磁感應(yīng)強度的正方向，分別在乙圖和丙圖中畫出電場強度和磁感應(yīng)強度在一個周期內(nèi)隨時間變化的圖線，圖中要標(biāo)示出必要的值．【解析】(1)設(shè)進入A點的離子的速度為v，在AB段離子做直線運動，可知FE＝FB，F(xiàn)E＝Eq，F(xiàn)B＝B0qv，故v＝eq\f(E,B0).在BC段，有FB＝B0qv＝meq\f(v2,R)，所以v＝eq\f(B0qR,m)，得E＝eq\f(B\o\al(2,0)qR,m).tBC