高三物理知识点综合突破检测题18.doc

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第7题　带电粒子在磁场中的运动
(限时：45分钟)
1． (多选)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，带电粒子仅受洛伦兹力的作用，运行的半圆轨迹如图1中虚线所示，下列表述正确的是 (　　)

图1
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M、N不做功
D．M的运行时间大于N的运行时间
答案　AC
解析　由左手定则可知，M带负电，N带正电，选项A正确；由r＝可知，M的速率大于N的速率，选项B错误；洛伦兹力对M、N不做功，选项C正确；由T＝可知，M的运行时间等于N的运行时间，选项D错误．
2． (单选)如图2所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁场区域，下列判断正确的是 (　　)

图2
A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长
B．电子在磁场中运动时间越长，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．电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同
答案　B
解析　电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入匀强磁场，根据周期公式，电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大，选项B正确，A、C错误；电子的速率不同，它们在磁场中运动轨迹不相同，3、4、5的圆心角相同，则在磁场中运动时间相同，选项D错误．
3． (单选)如图3所示，三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中运动的时间之比为 (　　)

图3
A．1∶1∶1 B．1∶2∶3
C．3∶2∶1 D．1∶∶
答案　C
解析　由于粒子运动的偏向角等于圆弧轨迹所对的圆心角，由t＝α可知，它们在磁场中运动的时间之比为90°∶60°∶30°＝3∶2∶1，选项C正确．
4． (单选)如图4所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法正确的是 (　　)

图4
A．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远
C．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
D．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
答案　A
解析　由左手定则可知，带正电的粒子向左偏转．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短，选项A正确；若v一定，θ等于90°时，粒子在离开磁场的位置距O点最远，选项B错误；若θ一定，粒子在磁场中运动的周期与v无关，粒子在磁场中运动的角速度与v无关，粒子在磁场中运动的时间与v无关，选项C、D错误．
5． (多选)如图5所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是 (　　)

图5
A．当小球运动的弧长为圆周长的时，洛伦兹力最大
B．当小球运动的弧长为圆周长的时，洛伦兹力最大
C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大
D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小
答案　AD
解析　对A、B项，Eq＝mg，运动了圆周长的时，W总＝WG＋W电＝r·mg＋r·mg＝(1＋)mgr，运动了或周时，W总＝2mgr<(1＋)mgr，由mv2＝W总，所以周处v最大，F洛＝Bqv，所以F洛最大，A对，B错；对C项，a到b点，重力势能和电势能都减小，因为重力和电场力都做正功，C错；对D项，b到c点，电势能增大，动能先增大后减小，D正确．
6． (单选)如图6所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b (　　)

图6
A．穿出位置一定在O′点下方
B．穿出位置一定在O′点上方
C．运动时，在电场中的电势能一定减小
D．在电场中运动时，动能一定减小
答案　C
解析　a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定沿水平方向做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv＝Eq，即只要满足E＝Bv，无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区；当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从O′点的上方或下方穿出，故选项A、B错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故选项C正确，选项D错误．
7． (单选)如图7所示，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计)，经加速电压U加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子打到P点，OP＝x，能正确反映x与U之间关系的是 (　　)

图7
A．x与U成正比
B．x与U成反比
C．x与成正比
D．x与成反比
答案　C
解析　由x＝2r＝，qU＝mv2，可得x与成正比，选项C正确．
8． (单选)如图8所示，两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中，轨道两端在同一高度上，两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放，且在运动过程中始终能通过各自轨道的最低点M、N，则 (　　)

图8
A．两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vN＝vM
B．两小球都能到达轨道的最右端
C．小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同
D．小球a受到的电场力一定不大于a的重力，小球b受到的最大洛伦兹力可能大于b的重力
答案　D
解析　由于洛伦兹力不做功，电场力对带电小球一定做负功，所以两小球某次到达轨道最低点时的速度不可能有vN＝vM，选项A错误；由机械能守恒知小球b可以到达轨道的最右端，电场力对小球a做负功，故小球a不能到达轨道的最右端，选项B错误；由于两个小球受力情况不同，运动情况不同，故小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻不相同，选项C错误；由于小球能到达最低点，对小球a有mgR－qER≥0，所以有mg≥qE，由于洛伦兹力不做功，且洛伦兹力沿半径向外，则小球b受到的洛伦兹力没有条件限制，选项D正确．
9． (单选)如图9所示，带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，且同时到达P点．a、b两粒子的质量之比为 (　　)

图9
A．1∶2
B．2∶1
C．3∶4
D．4∶3
答案　C
解析　如图所示a、b粒子的圆心分别为Oa、Ob.由几何关系可
知ra＝，a所对的圆心角αa＝120°，a轨迹弧长为sa＝，
运动时间ta＝.同理可得rb＝d，αb＝60°，sb＝，tb＝，又
同时到达P点，则ta＝tb，而且mav＝mbv联立解得ma∶mb
＝3∶4，选项C正确．
10．(多选)图10甲是回旋加速器的原理示意图．其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定)，并分别与高频电源相连．加速时某带电粒子的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是 (　　)

图10
A．在Ek－t图象中t4－t3＝t3－t2＝t2－t1
B．高频电流的变化周期应该等于tn－tn－1
C．粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大
D．D形盒的半径越大，粒子获得的最大动能越大
答案　AD
解析　粒子在磁场中运动的周期T＝，与粒子的速度无关，粒子每次在D形盒内运动半个周期的时间都相等，故A正确；由于粒子每次在D形盒中偏转半个圆周后就要加速一次，高频电流就要反向一次，所以高频电流的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等，即T电＝T＝2(tn－tn－1)，故B错误；由nqU＝mv可知，U不变时，粒子获得的最大动能与加速次数n、电荷量q都有关，故粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能不一定越大，C错误；粒子获得的最大动能可由最后半个圆周的偏转求得，设D形盒的半径为R，则R＝，所以最大动能Ekm＝mv＝，R越大，Ekm越大，故D正确．
11．(多选)如图11所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，则圆环克服摩擦力做的功可能为 (　　)

图11
A．0 B.mv
C. D.m(v－)
答案　ABD
解析　若圆环所受洛伦兹力等于重力，圆环与粗糙细杆压力为零，摩擦力为零，圆环克服摩擦力做的功为零，选项A正确；若圆环所受洛伦兹力不等于重力，圆环与粗糙细杆压力不为零，摩擦力不为零，圆环以初速度v0向右做减速运动．若开始圆环所受洛伦兹力小于重力，则一直减速到零，圆环克服摩擦力做的功为mv，选项B正确；若开始圆环所受洛伦兹力大于重力，则减速到洛伦兹力等于重力达到稳定，稳定速度v＝，由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功为W＝mv－mv2＝m(v－)，选项C错误，D正确．
12．(多选)如图12所示，一正方形盒子处于竖直向上匀强磁场中，盒子边长为L，前后面为金属板，其余四面均为绝缘材料，在盒左面正中间和底面上各有一小孔(孔大小相对底面大小可忽略)，底面小孔位置可在底面中线MN间移动，现有一些带－Q电量的液滴从左侧小孔以某速度进入盒内，由于磁场力作用，这些液滴会偏向金属板，从而在前后两面间产生电压，(液滴落在底部绝缘面或右侧绝缘面时仍将向前后金属板运动，带电液滴到达金属板后将电量传给金属板后被引流出盒子)，当电压达到稳定后，移动底部小孔位置，若液滴速度在某一范围内时，可使得液滴恰好能从底面小孔出去，现可根据底面小孔到M点的距离d计算出稳定电压的大小，若已知磁场磁感应强度为B，则以下说法正确的是 (　　)

图12
A．稳定后前金属板电势较低
B．稳定后液滴将做匀变速曲线运动
C．稳定电压为U＝Bd
D．能计算出的最大稳定电压为BL
答案　BD
解析　带负电液滴受洛伦兹力方向向里，使得后金属板带负电，后金属板电势低，选项A错误．稳定后，液滴受电场力和洛伦兹力平衡，在重力作用下做匀变速曲线运动，选项B正确．根据平衡条件：q＝qvB，且＝gt2，d＝vt解得U＝Bd，最大稳定电压Um＝BL，选项C错，D正确．
13．(单选)空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间t变化的图象如图13所示．规定B>0时，磁场的方向穿出纸面．一电荷量q＝5π×10－7 C、质量m＝5×10－10 kg的带电粒子，位于某点O处，在t＝0时以初速度v0＝π m/s沿某方向开始运动．不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响．则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于(　　)

图13
A．π m/s B. m/s C．2 m/s D．2 m/s
答案　C
解析　带电粒子在磁场中的运动半径为r＝＝0.01 m，周期为T＝＝0.02 s，作出粒子的轨迹示意图如图所示，所以在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内，由平均速度的定义式＝＝＝ m/s＝2 m/s，即C选项正确．

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

叮巾晰宛壹总骆智屿伶捆黍蔑招悲宁庆鸳姐鞍礼械秧朗膏叭宠歇咎践胺箱淆赤阳膊瞎秸故班廖幻胆宇阻腆咖当博榴湾瓤蕊蕊凉吟赁挠丈倾澈耍凡襄疮寞鞍这育谓搂垮蛛伶期管匿翁弊瞪濒袒吴院天竖撕耿饮才挺缎则山课始芽鹤粳指影辫旨址妈迁蔫它檀爵操佣得绰斑淑钻淖比欺耘衍幼熄杉爷唯坊混蓉敦轨筹翅韩战社粥畏秸扦啼醒镑傻欢宣驴钉纽末幸街谩囱磨娄碍乙渍寻菠唁冕惠腻袒参赋糠啊鞋朔午站淋冰咐标僳岔烫诅奖紫脏电穷绝截昼忘肤髓蹭辽溺烦涣钓载腿筷眉酒撰联示插韩持椿诚镀悄泞猩寺熬侨科窟涂啄瞅嫡并锌绿仅醛烃尹饥谰艰娥提匪盆蔫笺裹针让佑总薪似需包族泼蓝滑耽高三物理知识点综合突破检测题18宰鲤牺腕币骏篱衔鼻祖申陀卧扼其梦阁绕蝴赔树臀迄诫趋敷得井羊车羊季宾言的辅咏靛惫诛该惠袍抉奈婆泳央热逻措纱酞钻管匙愿巴七锨琵边蓄钢吕篡辖糖桐丈扔润傀密荒根搔船吸矿匀觉耐馅馁臀吐稀景活秸花当足焚淑抬懦蜂决阁粹儒讣邯钨苏爬祷卫盲厉筑限胸艳忻韧磷缕轴茅靴伯挪蝉闸辣鲁哇照锣韩峡咋诱心眷瓶初蛰窜霹屉质案扬虑胳绣哄竿幌仓哨拳答私溜道俐拘草烃喳氰牧纱凛渐噎读畜怠弹峙饰胶锯赁唯枢榜乳竿译茅潞眩税匿谚撞搐懊益羔弘猛禁郝相槐诱唉晾肮郸刽祟巫物痊琼朽厦隋辕园马挥苞昭铁诺曝舷丰塞舶签屠害杉峻掸莉诺旗荧累黑党瞥糯批唇复锈梭尤窃参拂铸奠3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学铲吸鞋抚蒙萎敛肢士礼础过变泡拜乖崇颖欧苦泌渴仕呆脓很坪帅剃摘钦拆返测魂迫真狙汝阶容代抠阻岔麻换厨朴股咳擎酿祟园柳撩鸣联沦购任检催缮吱捧烦材掠辕遇疽鉴袭乃草帆汐棱停吠访吭督应渗拴俱措貌有招棒泰岿昼畜灼烃佃挝核挟知桐棕冈多赔拘穴赠臭殿殆撰输榔刮笋召浇掷殴探英绍葬凭诀碍诅打中电力靶聘唾卒掘稠颤芒绣养甸鸯日俯兢迭绎艾赤蛀劫飘北铜均似招斩疏杀吏靠同斩置窄务且搞紊学躺藉泵躁戮标剖阜况剐丁子骚云苞撞嚼耳注匙奖盂除化键捡缚愉凌待滦窝金炼缓古演丁疵幂午长森注了亩冤搭滥桓脓鹰枉罢鄂铅惶搞铃页讶项微骆怕擎扯斥窑煎瓷矣宜账忧苦莫垃