《高中物理 重點(diǎn)強(qiáng)化卷3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 滬科版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 重點(diǎn)強(qiáng)化卷3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 滬科版選修3-1（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

重點(diǎn)強(qiáng)化卷(三)　 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (建議用時(shí)：60分鐘) 一、選擇題 1．如圖1所示的正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，有一粒子沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向飛入其中，并沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(不考慮重力作用)，則此粒子(　　) 圖1 A．一定帶正電 B．一定帶負(fù)電 C．可能帶正電或負(fù)電，也可能不帶電 D．一定不帶電 【解析】　題中帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力，在磁場(chǎng)中受洛倫茲力，而帶電粒子做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電場(chǎng)力方向及洛倫茲力方向判定，可知兩力必反向且與運(yùn)動(dòng)速度垂直，故無(wú)法判斷是何種帶電粒子，即帶正電、負(fù)電和不帶電粒子都滿(mǎn)足題設(shè)條件，故正確選項(xiàng)為C. 【答案】　C 2．醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度．電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的．使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線(xiàn)、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖2所示．由于血液中的正、負(fù)離子隨血液一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差．在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看做是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零．在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T．則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為 (　　) 圖2 A．1.3 m/s，a正、b負(fù) B．2.7 m/s，a正、b負(fù) C．1.3 m/s，a負(fù)、b正 D．2.7 m/s，a負(fù)、b正 【解析】　由于正、負(fù)離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，利用左手定則可以判斷：a電極帶正電，b電極帶負(fù)電．血液流動(dòng)速度可根據(jù)離子所受的電場(chǎng)力和洛倫茲力的合力為0，即qvB＝qE得v＝＝≈1.3 m/s. 【答案】　A 3．1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖3所示．這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 圖3 ①離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器 ②離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器 ③離子從磁場(chǎng)中獲得能量 ④離子從電場(chǎng)中獲得能量 A．①③　　　　　　 B．①④ C．②③ D．②④ 【解析】　回旋加速器對(duì)離子加速時(shí)，離子是由加速器的中心附近進(jìn)入加速器的，故①正確，②錯(cuò)誤；離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力不做功，所以離子的能量不變，故③錯(cuò)誤；D形盒D1、D2之間存在交變電場(chǎng)，當(dāng)離子通過(guò)交變電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)離子做正功，離子的能量增加，所以離子的能量是從電場(chǎng)中獲得的，④正確，故應(yīng)選B. 【答案】　B 4.由中國(guó)提供永磁體的阿爾磁譜儀如圖4所示，它曾由航天飛機(jī)攜帶升空，將來(lái)安裝在阿爾法國(guó)際空間站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物質(zhì)．所謂的反物質(zhì)即質(zhì)量與正粒子相等，帶電量與粒子相等但電性相反，例如反質(zhì)子即為H，假若使一束質(zhì)子、反質(zhì)子、α粒子和反α粒子組成的射線(xiàn)，以相同的速度通過(guò)OO′進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2而形成的4條徑跡如圖所示，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930073】 圖4 A．1、3是反粒子徑跡 B．2、4為反粒子徑跡 C．1、2為反粒子徑跡 D．4為反α粒子徑跡 【解析】　根據(jù)左手定則可判定帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向，從而確定1、2為反粒子徑跡． 【答案】　C 5．(多選)利用如圖5所示的方法可以測(cè)得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測(cè)得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測(cè)得電壓為U.已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是(　　) 圖5 A．上表面電勢(shì)高 B．下表面電勢(shì)高 C．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 D．該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 【解析】　畫(huà)出平面圖如圖所示，由左手定則可知，自由電子向上表面偏轉(zhuǎn)，故下表面電勢(shì)高，B正確，A錯(cuò)誤．再根據(jù)e＝evB，I＝neSv＝nebdv得n＝，故D正確，C錯(cuò)誤． 【答案】　BD 6．為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖6所示的流量計(jì)．該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開(kāi)口．在垂直于上、下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前、后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿(mǎn)管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖6 A．若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高 B．若污水中負(fù)離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高 C．污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大 D．污水流量Q與U成正比，與a、b無(wú)關(guān) 【解析】　由左手定則可以判斷出若正離子較多時(shí)，正離子受到的洛倫茲力使其向后表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致后表面電勢(shì)高，同理若負(fù)離子較多時(shí)，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)聚集而導(dǎo)致前表面電勢(shì)低，故A、B錯(cuò)誤．設(shè)前、后表面間的最高電壓為U，則＝qvB，所以U＝vBb，由此可知U與離子濃度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)．因Q＝vbc，而U＝vBb，所以Q＝，D正確． 【答案】　D 7．(多選)用回旋加速器來(lái)加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍，原則上可以采用下列哪幾種方法(　　) A．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍 B．將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍 C．將D形盒的半徑增大為原來(lái)的2倍 D．將D形盒的半徑增大為原來(lái)的4倍 【解析】　粒子在回旋加速器中旋轉(zhuǎn)的最大半徑等于D形盒的半徑R，由R＝得粒子最大動(dòng)能Ek＝mv2＝，欲使最大動(dòng)能為原來(lái)的4倍，可將B或R增大為原來(lái)的2倍，故A、C正確． 【答案】　AC 8．在一絕緣、粗糙且足夠長(zhǎng)的水平管道中有一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電小球，管道半徑略大于小球半徑，整個(gè)管道處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與管道垂直．現(xiàn)給帶電小球一個(gè)水平速度v0，且v0＜，則在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，帶電小球克服摩擦力所做的功為(　　) 圖7 A．0 B.m2 C.mv D.m 【解析】　因?yàn)関0＜，所以mg＞qBv0，小球開(kāi)始受到重力mg、向上的洛倫茲力qBv0、管道對(duì)球的支持力N(N＝mg－qBv0)和摩擦力f作用，小球在摩擦力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，直至停止運(yùn)動(dòng)，所以小球克服摩擦力所做的功的大小為W′f＝|ΔEk|＝mv－0＝mv，C正確． 【答案】　C 9．(多選)設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖8所示，已知一離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下，從靜止開(kāi)始自A點(diǎn)沿曲線(xiàn)ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，忽略重力，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖8 A．這離子必帶正電荷 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)時(shí)，將沿原曲線(xiàn)返回A點(diǎn) 【解析】　在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)或在洛倫茲力作用下向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明離子帶正電，A正確；由能量關(guān)系可知，B、C正確． 【答案】　ABC 二、計(jì)算題 10.磁流體發(fā)電機(jī)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，它可以將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，如圖9所示，平行金屬板A、B間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量的正、負(fù)帶電粒子)噴入磁場(chǎng)，A、B間便產(chǎn)生電壓．如果把A、B和用電器連接，A、B就是直流電源的兩極．圖中的B板是發(fā)電機(jī)的正極；若A、B間的寬度為a，A、B的板寬為b，板間的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場(chǎng)，該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為多大． 圖9 【解析】　用左手判斷知正粒子向下偏，所以B板電勢(shì)高．當(dāng)兩板間的粒子不再偏轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)每個(gè)粒子都平衡：qvB＝q，電動(dòng)勢(shì)U＝Bav. 【答案】　Bav 11．已知質(zhì)量為m的帶電液滴，以速度v射入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．如圖10所示．求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930074】 圖10 (1)液滴在空間受到幾個(gè)力作用； (2)液滴帶電荷量及電性； (3)液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑． 【解析】　(1)由于是帶電液滴，它受到重力，又處于電、磁場(chǎng)中，還應(yīng)受到電場(chǎng)力及洛倫茲力共三個(gè)力作用． (2)因液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故必須滿(mǎn)足重力與電場(chǎng)力平衡，所以液滴應(yīng)帶負(fù)電，則有mg＝Eq，求得：q＝. (3)盡管液滴受三個(gè)力，但合力為洛倫茲力，所以仍可用半徑公式R＝，把電荷量代入可得R＝＝. 【答案】　(1)三個(gè)力　(2)　負(fù)電　(3) 12．如圖11所示，在坐標(biāo)系xOy中，第一象限除外的其他象限都充滿(mǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度都為B＝0.12 T、方向垂直紙面向內(nèi)．P是y軸上的一點(diǎn)，它到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離l＝0.40 m．一比荷＝5.0107 C/kg的帶正電粒子從P點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，初速度v0＝3.0106 m/s、方向與y軸正方向成夾角θ＝53并與磁場(chǎng)方向垂直．不計(jì)粒子的重力作用．已知sin 53＝0.8，cos 53＝0.6，求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：33410142】 圖11 (1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R； (2)在第一象限中與x軸平行的虛線(xiàn)上方的區(qū)域內(nèi)充滿(mǎn)沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(如圖)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后進(jìn)入第一象限，最后恰好從P點(diǎn)沿初速度的方向再次射入磁場(chǎng)．求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E和電場(chǎng)邊界(虛線(xiàn))與x軸之間的距離d. 【解析】　(1)粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，有qv0B＝m可得粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R＝，代入數(shù)據(jù)解得R＝0.50 m. (2)通過(guò)作圖可知(如圖)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心A恰好落在x軸上． 由幾何關(guān)系可知：粒子從C點(diǎn)進(jìn)入第一象限時(shí)的位置坐標(biāo)為 x＝R－Rcos θ＝0.20 m 粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，加速度為a，則l－d＝v0t qE＝ma x＝at2 vx＝at 粒子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，有vx＝v0tan θ 由以上各式，代入數(shù)據(jù)解得電場(chǎng)強(qiáng)度 E＝8.0105 N/C 電場(chǎng)邊界(虛線(xiàn))與x軸之間的距離 d＝0.10 m. 【答案】　(1)0.50 m　(2)8.0105 N/C　0.10 m