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1、2022年高三物理一輪 雙基鞏固卷 第8單元
一、選擇題(每小題7分,共49分)
1.磁場(chǎng)中某區(qū)域的磁感線如圖D8-1所示,則( )
圖D8-1
A.a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba>Bb
B.a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<Bb
C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力可能比放在b處受力大
D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小
2.質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上,整個(gè)裝置處于豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,直導(dǎo)體棒中通有恒定電流,平衡時(shí)導(dǎo)體棒與圓弧圓心的連線與豎直方向成60°角,其截面圖如圖D8-2所示.則下列關(guān)于導(dǎo)體棒中的
2、電流的分析正確的是( )
A.導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外,大小為
B.導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向外,大小為
C.導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里,大小為
D.導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里,大小為
圖D8-2
圖D8-3
3.如圖D8-3所示,水平導(dǎo)線中通有穩(wěn)恒電流,導(dǎo)線正下方的電子e的初速度方向與電流方向相同,其后電子將( )
A.沿路徑a運(yùn)動(dòng),軌跡是圓
B.沿路徑a運(yùn)動(dòng),半徑變小
C.沿路徑a運(yùn)動(dòng),半徑變大
D.沿路徑b運(yùn)動(dòng),半徑變小
圖D8-4
4.如圖D8-4所示圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子以不同的速
3、率沿著相同的方向?qū)?zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),又都從該磁場(chǎng)中射出,這些粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間有的較長(zhǎng),有的較短.若帶電粒子在磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力的作用,則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的帶電粒子( )
A.速率一定越小
B.速率一定越大
C.在磁場(chǎng)中通過的路程越長(zhǎng)
D.在磁場(chǎng)中的周期一定越大
5.粒子回旋加速器的工作原理如圖D8-5所示,置于真空中的D形金屬盒的半徑為R,兩金屬盒間的狹縫很小,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與金屬盒盒面垂直,高頻交流電的頻率為f,加速電壓為U,若中心粒子源處產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m,電荷量為+e,在加速器中被加速.不考慮相對(duì)論效應(yīng),則下列說法正確是( )
圖D8-5
A.
4、不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B和交流電的頻率f,該加速器也可加速α粒子
B.加速的粒子獲得的最大動(dòng)能隨加速電壓U的增大而增大
C.質(zhì)子被加速后的最大速度不能超過2πRf
D.質(zhì)子第二次和第一次經(jīng)過D形盒間狹縫后軌道半徑之比為∶1
6.如圖D8-6所示,兩塊平行、正對(duì)的金屬板水平放置,使上面金屬板帶上一定量正電荷,下面金屬板帶上等量的負(fù)電荷,再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向從兩金屬板左端中央射入后向上偏轉(zhuǎn).若帶電粒子所受重力可忽略不計(jì),仍按上述方式將帶電粒子射入兩板間,為使其向下偏轉(zhuǎn),下列措施中一定不可行的是( )
A.僅增大帶電粒子射入時(shí)
5、的速度
B.僅增大兩金屬板所帶的電荷量
C.僅減小粒子所帶電荷量
D.僅改變粒子的電性
圖D8-6 圖D8-7
7.如圖D8-7所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電時(shí)銅板中電流方向向上.由于磁場(chǎng)的作用,則( )
A.板左側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)
B.板左側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)
C.板右側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)
D.板右側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)
二、計(jì)算題(61分)
8.(18分)圖D8-8為等臂電流天平,可以用來測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.它的右臂掛著匝數(shù)為n的矩形線圈,線圈的水平邊長(zhǎng)為l
6、,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B、方向與線圈平面垂直.當(dāng)線圈中通過電流I時(shí),調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡.然后使電流反向、大小不變,這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼,才能使兩臂再次達(dá)到新的平衡.(取重力加速度g=10 m/s2)
(1)導(dǎo)出用已知量和可測(cè)量量n、m、l、I表達(dá)B的計(jì)算式.
(2)當(dāng)l=10.0 cm、I=0.10 A、m=7.2 g、n=9時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大?
圖D8-8
9.(20分)如圖D8-9所示,四個(gè)豎直的分界面間的距離分別為L(zhǎng)、L和d,在分界面M1N1—M3N3之間存在水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在分界面M2N2—M4N4之間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),一傾
7、角為30°的光滑斜面,其上、下端P1和P2正好在分界面上.一質(zhì)量為m,帶電荷量為q的小球在P1點(diǎn)由靜止開始沿斜面下滑(電荷量不變),重力加速度為g.
(1)求小球運(yùn)動(dòng)到斜面底端P2時(shí)的速度v大??;
(2)已知小球離開斜面底端P2后,做直線運(yùn)動(dòng)到分界面M3N3上的P3點(diǎn),求空間電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??;
(3)已知d足夠大,小球離開P3點(diǎn)后將從P4點(diǎn)再次經(jīng)過M3N3面,求P3和P4兩點(diǎn)間的距離h.
圖D8-9
10.(23分)如圖D8-10所示裝置中,區(qū)域Ⅰ和Ⅲ中分別有豎直向上和水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度分別為E和;Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為
8、B.一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子(不計(jì)重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場(chǎng),經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng),并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.求:
(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)O、M間的距離;
(3)粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所經(jīng)歷的時(shí)間.
圖D8-10
1.BC [解析] 在磁場(chǎng)中,磁感線疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,故Ba<Bb,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場(chǎng)中,則在a處受力一定比b處受力小,但如果通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置,受力均為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;若同一通電導(dǎo)線在a處垂
9、直磁場(chǎng)放置,在b處平行磁場(chǎng)放置,則在a處受力大于b處受力,選項(xiàng)C正確.
2.C [解析] 由平衡條件分析,安培力水平向右,由左手定則,導(dǎo)體棒中電流垂直紙面向里,且tan60°=,電流大小I=,C正確.
3.C
4.A [解析] 由T=可知所有的粒子周期相同.由r=∝v可知速率越大,半徑越大,偏轉(zhuǎn)角θ越小,t=T∝θ,因此在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的帶電粒子速率一定越小,A正確.
5.CD [解析] 質(zhì)子被加速獲得的最大速度受到D形盒最大半徑限制,最大速度vm=2πRf,C正確;粒子旋轉(zhuǎn)頻率為f=,與被加速粒子的比荷有關(guān),A錯(cuò)誤;粒子被加速的最大動(dòng)能Ekm=mv=2mπ2R2f2,與電壓U無
10、關(guān),B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)半徑Rn=,由nUq=mv,故半徑之比為∶1,D正確.
6.C
7.A [解析] 電子向下定向移動(dòng)形成電流,電子受到向左的洛倫茲力而向左偏,大量的電子聚集在左側(cè),形成新的電場(chǎng),且b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì),A正確.
8.(1)B= (2)0.4 T
[解析] (1)設(shè)電流方向未改變時(shí),等臂天平的左盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量為m1,右盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量為m2,線框質(zhì)量為m0,由平衡條件有
m1g=m2g+m0g-nBIl
電流方向改變之后有
(m1+m)g=m2g+m0g+nBIl
聯(lián)立兩式可得:B=.
(2)將l=10 cm,I=0.1 A,m=7.2 g,n=9代入上式得B=0.
11、4 T.
9.(1) (2) (3)4 L
[解析] (1)由動(dòng)能定理有
mgLtan30°=mv2
解得v=.
(2)小球從P2到P3點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng),只能是做勻速直線運(yùn)動(dòng),所受合力為零,由平衡條件有
qE=Bqvsin30°
mg=Bqvcos30°
解得:E=,B=.
(3)從P3到P4點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng),在P3點(diǎn)速度為v,沿P2P3方向做勻速運(yùn)動(dòng),與此方向垂直的方向?yàn)閯蚣铀龠\(yùn)動(dòng),則
=ma
解得a=
根據(jù)平拋規(guī)律有
hsin30°=vt
hcos30°=at2
解得h==4 L.
10.(1) (2) (3)+
[解析] (1)粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)粒子過A點(diǎn)時(shí)速度為v,由類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有
v=
粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得
Bqv=m
解得R=.
(2)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,加速度為a,則有
qE=ma
v0tan60°=at1
解得t1=.
O、M兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)=at=.
(3)設(shè)粒子在Ⅱ區(qū)域磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2.由幾何關(guān)系知
t2==
設(shè)粒子在Ⅲ區(qū)域電場(chǎng)中運(yùn)行時(shí)間為t3,在Ⅲ區(qū)域電場(chǎng)中加速度a′==
則t3==
粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時(shí)間為
t=t1+t2+t3=++=+.