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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 45分鐘單元能力訓(xùn)練卷(九)
一、單項(xiàng)選擇題(每小題6分,共18分)
1.如圖D9-1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( )
圖D9-1
A.沿路徑a運(yùn)動,軌跡是圓
B.沿路徑a運(yùn)動,半徑變小
C.沿路徑a運(yùn)動,半徑變大
D.沿路徑b運(yùn)動,半徑變小
2.如圖D9-2所示,兩塊平行、正對金屬板水平放置,使上面金屬板帶上一定量的正電荷,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,一個帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場和磁場的方向從兩塊金屬板左端中央射入后向上偏轉(zhuǎn).若
2、帶電粒子所受重力可忽略不計,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( )
圖D9-2
A.僅增大帶電粒子射入時的速度
B.僅增大兩塊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
3.如圖D9-3所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場中,通電時銅板中電流方向向上.由于磁場的作用,則( )
圖D9-3
A.板左側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢
B.板左側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢
C.板右側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢
D.板右側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢
二、雙項(xiàng)選擇題(每小題6
3、分,共24分)
4.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖D9-4所示,則( )
圖D9-4
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
5.下列說法中正確的是( )
A.電荷在某處不受到電場力的作用,則該處的電場強(qiáng)度為零
B.一小段通電導(dǎo)線在某處不受到磁場力的作用,則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
C.把一個試探電荷放在電場中的某點(diǎn),它受到的電場力與所帶電荷量的比值表示該點(diǎn)電場的強(qiáng)弱
D.把一小段通電導(dǎo)線放在磁場中某處,它受到的
4、磁場力與該小段通電導(dǎo)線的長度和電流的乘積的比值表示該處磁場的強(qiáng)弱
6.粒子回旋加速器的工作原理如圖D9-5所示,置于真空中的D形金屬盒的半徑為R,兩個金屬盒間的狹縫很小,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與金屬盒盒面垂直,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.不考慮相對論效應(yīng),則下列說法正確是( )
圖D9-5
A.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能隨加速電場U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
5、∶1
7.如圖D9-6所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于圓平面(未畫出),一群比荷為的負(fù)離子以相同的速率v0(較大)由P點(diǎn)在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后,又飛出磁場,則下列說法正確的是(不計重力)( )
圖D9-6
A.離子飛出磁場時的動能一定相等
B.離子在磁場中運(yùn)動半徑一定相等
C.由Q點(diǎn)飛出的離子在磁場中運(yùn)動的時間最長
D.沿PQ方向射入的離子飛出時偏轉(zhuǎn)角最大
三、計算題(58分)
8.(18分)如圖D9-7所示,兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40 m,金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布著磁感應(yīng)
6、強(qiáng)度B=0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場.金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4.5 V、內(nèi)阻r=0.50 Ω的直流電源.現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒恰好靜止.導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0=2.5 Ω,金屬導(dǎo)軌電阻不計,g取10 m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)通過導(dǎo)體棒的電流;
(2)導(dǎo)體棒受到的安培力大?。?
(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力.
圖D9-7
9.(20分)如圖D9-8所示,帶電平行金屬板PQ和MN
7、之間的距離為d;兩塊金屬板之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.建立如圖所示的坐標(biāo)系,x軸平行于金屬板,且與金屬板中心線重合,y軸垂直于金屬板.區(qū)域Ⅰ的左邊界是y軸,右邊界與區(qū)域Ⅱ的左邊界重合,且與y軸平行;區(qū)域Ⅱ的左、右邊界平行.在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向外,區(qū)域Ⅱ內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向里.一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間,在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運(yùn)動,并先后通過區(qū)域Ⅰ和Ⅱ.已知電子電荷量為e,質(zhì)量為m,區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ沿x軸方向?qū)挾染鶠?不計電子重力.
(1)求兩金屬板之間電勢差U;
(2)
8、求電子從區(qū)域Ⅱ右邊界射出時,射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)y;
(3)撤除區(qū)域Ⅰ中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強(qiáng)電場,使得該電子剛好不能從區(qū)域Ⅱ的右邊界飛出.求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t.
圖D9-8
10.(20分)如圖D9-9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,電場強(qiáng)度分別為E和;Ⅱ區(qū)域內(nèi)有垂直向外的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶負(fù)電粒子(不計重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場,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,并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)電場中.
9、求:
(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的軌道半徑;
(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)歷的時間.
圖D9-9
45分鐘單元能力訓(xùn)練卷(九)
1.C 2.C
3.A [解析] 電子向下定向移動形成電流,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,且b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)電勢,A正確.
4.BC [解析] 在磁場中,磁感線疏密表示磁場的強(qiáng)弱,故Ba<Bb,選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中,則在a處受力一定比b處受力小,但如果通電導(dǎo)線與磁場平行放置,受力均為零,選項(xiàng)D錯誤;若同一通電導(dǎo)線在a處垂直
10、磁場放置,在b處平行磁場放置,則在a處受力大于b處受力,選項(xiàng)C正確.
5.AC [解析] 把電荷放入電場某處,如果電荷沒有受到電場力的作用,則該處不存在電場或該處的電場強(qiáng)度為零,故A對;把通電直導(dǎo)線放入某處,如果放置不合適,即使有磁場存在,通電直導(dǎo)線也不受磁場力的作用,故B錯;由電場強(qiáng)度的定義式E=知,電場強(qiáng)度等于試探電荷受到電場力F與所帶電荷量q的比值,故C對;磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B=的成立是有條件的,即通電導(dǎo)線與磁場方向垂直,否則該定義式不成立,故D錯.
6.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
11、比荷有關(guān),A錯誤;粒子被加速的最大動能Ekm=mv=2mπ2R2f2,與電壓U無關(guān),B錯誤;運(yùn)動半徑Rn=,由nUq=mv,故半徑之比為∶1,D正確.
7.BC [解析] 磁場對電荷的洛倫茲力不做功,這些粒子從射入到射出動能不變,但質(zhì)量不一定相等,故動能可能不相等,A錯誤;離子在磁場中偏轉(zhuǎn)的半徑為R=,所有離子的偏轉(zhuǎn)半徑都相等,B正確;同時各離子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期T=也相等,根據(jù)幾何關(guān)系,圓內(nèi)較長的弦對應(yīng)較大的圓心角,所以從Q點(diǎn)射出的粒子偏轉(zhuǎn)角最大,在磁場內(nèi)運(yùn)動的時間最長,C正確;沿PQ方向射入的粒子不可能從Q點(diǎn)射出,故偏轉(zhuǎn)角不是最大,D錯誤.
8.(1)1.5 A (2)0.30
12、N
(3)0.06 N,方向沿斜面向下
[解析] (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律有I==1.5 A.
(2)導(dǎo)體棒受到的安培力F安=BIL=0.30 N.
(3)將重力正交分解,設(shè)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面的分力為F1,則F1=mgsin37°=0.24 N.
所以F1
13、周運(yùn)動,向上偏轉(zhuǎn),洛倫茲力提供向心力,則
ev0B=
設(shè)電子在區(qū)域Ⅰ中沿著y軸偏轉(zhuǎn)距離為 y0,區(qū)域I的寬度為b(b=),則
(R-y0)2+b2=R2
聯(lián)立解得:y0=.
因?yàn)殡娮釉趦蓚€磁場中有相同的偏轉(zhuǎn)量,故電子從區(qū)域Ⅱ射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)y=2y0=.
(3)電子剛好不能從區(qū)域Ⅱ的右邊界飛出,說明電子在區(qū)域Ⅱ中做勻速圓周運(yùn)動的軌跡恰好與區(qū)域Ⅱ的右邊界相切,圓半徑恰好與區(qū)域Ⅱ?qū)挾认嗤娮舆\(yùn)動軌跡如圖所示.
設(shè)電子進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時的速度為v,則有
evB=m
由r=b得:v=v0.
電子通過區(qū)域Ⅰ的過程中,向右做勻變速直線運(yùn)動, 此過程中平均速度=.
電子通過區(qū)域Ⅰ的時
14、間:
t1=(b為區(qū)域Ⅰ的寬度)
解得:t1=2(2 -3).
電子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動了半個圓周,設(shè)電子做圓周運(yùn)動的周期為T,則T=.電子在區(qū)域中運(yùn)動的時間t2==.
電子反向通過區(qū)域Ⅰ的時間仍為t1,t=2t1+t2=(8 -12+π)≈.所以,電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔為.
10.(1) (2) (3)t=+
[解析] (1)粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動,設(shè)粒子過A點(diǎn)時速度為v,由類平拋運(yùn)動規(guī)律有
v=
粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,由牛頓第二定律得
Bqv=m
解得R=.
(2)設(shè)粒子在電場中運(yùn)動時間為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=at=.
(3)設(shè)粒子在Ⅱ區(qū)域磁場中運(yùn)動時間為t2.由幾何關(guān)系知
t2==
設(shè)粒子在Ⅲ區(qū)域電場中運(yùn)行時間為t3,在Ⅲ區(qū)域電場中加速度a′==
則t3==
粒子從M點(diǎn)出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時間為
t=t1+t2+t3=++=+.