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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.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖D8-1所示,則( )
圖D8-1
A.a、b兩處的磁感應強度的大小不等,Ba>Bb
B.a、b兩處的磁感應強度的大小不等,Ba<Bb
C.同一通電導線放在a處受力可能比放在b處受力大
D.同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小
2.質量為m、長為L的直導體棒放置于四分之一光滑圓弧軌道上,整個裝置處于豎直向上磁感應強度為B的勻強磁場中,直導體棒中通有恒定電流,平衡時導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.則下列關于導體棒中的
2、電流的分析正確的是( )
A.導體棒中電流垂直紙面向外,大小為
B.導體棒中電流垂直紙面向外,大小為
C.導體棒中電流垂直紙面向里,大小為
D.導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,水平導線中通有穩(wěn)恒電流,導線正下方的電子e的初速度方向與電流方向相同,其后電子將( )
A.沿路徑a運動,軌跡是圓
B.沿路徑a運動,半徑變小
C.沿路徑a運動,半徑變大
D.沿路徑b運動,半徑變小
圖D8-4
4.如圖D8-4所示圓形區(qū)域內有垂直于紙面方向的勻強磁場,一束質量和電荷量都相同的帶電粒子以不同的速
3、率沿著相同的方向對準圓心O射入勻強磁場,又都從該磁場中射出,這些粒子在磁場中的運動時間有的較長,有的較短.若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用,則在磁場中運動時間越長的帶電粒子( )
A.速率一定越小
B.速率一定越大
C.在磁場中通過的路程越長
D.在磁場中的周期一定越大
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,磁感應強度為B的勻強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,若中心粒子源處產生的質子質量為m,電荷量為+e,在加速器中被加速.不考慮相對論效應,則下列說法正確是( )
圖D8-5
A.
4、不改變磁感應強度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壓U的增大而增大
C.質子被加速后的最大速度不能超過2πRf
D.質子第二次和第一次經過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電荷,再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強磁場,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金屬板左端中央射入后向上偏轉.若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,下列措施中一定不可行的是( )
A.僅增大帶電粒子射入時
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,銅質導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.板左側聚集較多電子,使b點電勢高于a點電勢
B.板左側聚集較多電子,使a點電勢高于b點電勢
C.板右側聚集較多電子,使a點電勢高于b點電勢
D.板右側聚集較多電子,使b點電勢高于a點電勢
二、計算題(61分)
8.(18分)圖D8-8為等臂電流天平,可以用來測量勻強磁場的磁感應強度.它的右臂掛著匝數為n的矩形線圈,線圈的水平邊長為l
6、,處于勻強磁場內,磁感應強度的大小為B、方向與線圈平面垂直.當線圈中通過電流I時,調節(jié)砝碼使兩臂達到平衡.然后使電流反向、大小不變,這時需要在左盤中增加質量為m的砝碼,才能使兩臂再次達到新的平衡.(取重力加速度g=10 m/s2)
(1)導出用已知量和可測量量n、m、l、I表達B的計算式.
(2)當l=10.0 cm、I=0.10 A、m=7.2 g、n=9時,磁感應強度B是多大?
圖D8-8
9.(20分)如圖D8-9所示,四個豎直的分界面間的距離分別為L、L和d,在分界面M1N1—M3N3之間存在水平向里的勻強磁場,在分界面M2N2—M4N4之間存在水平向左的勻強電場,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.一質量為m,帶電荷量為q的小球在P1點由靜止開始沿斜面下滑(電荷量不變),重力加速度為g.
(1)求小球運動到斜面底端P2時的速度v大?。?
(2)已知小球離開斜面底端P2后,做直線運動到分界面M3N3上的P3點,求空間電場強度E和磁感應強度B的大?。?
(3)已知d足夠大,小球離開P3點后將從P4點再次經過M3N3面,求P3和P4兩點間的距離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電場,電場強度分別為E和;Ⅱ區(qū)域內有垂直紙面向外的水平勻強磁場,磁感應強度為
8、B.一質量為m、帶電量為q的帶負電粒子(不計重力)從左邊界O點正上方的M點以速度v0水平射入電場,經水平分界線OP上的A點與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進入Ⅲ區(qū)域的勻強電場中.求:
(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強磁場中運動的軌道半徑;
(2)O、M間的距離;
(3)粒子從M點出發(fā)到第二次通過CD邊界所經歷的時間.
圖D8-10
1.BC [解析] 在磁場中,磁感線疏密表示磁場的強弱,故Ba<Bb,選項A錯誤,選項B正確;同一通電導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,但如果通電導線與磁場平行放置,受力均為零,選項D錯誤;若同一通電導線在a處垂
9、直磁場放置,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,偏轉角θ越小,t=T∝θ,因此在磁場中運動時間越長的帶電粒子速率一定越小,A正確.
5.CD [解析] 質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;粒子旋轉頻率為f=,與被加速粒子的比荷有關,A錯誤;粒子被加速的最大動能Ekm=mv=2mπ2R2f2,與電壓U無
10、關,B錯誤;運動半徑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,形成新的電場,且b點電勢高于a點電勢,A正確.
8.(1)B= (2)0.4 T
[解析] (1)設電流方向未改變時,等臂天平的左盤內砝碼的質量為m1,右盤內砝碼的質量為m2,線框質量為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)由動能定理有
mgLtan30°=mv2
解得v=.
(2)小球從P2到P3點做直線運動,只能是做勻速直線運動,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點做類平拋運動,在P3點速度為v,沿P2P3方向做勻速運動,與此方向垂直的方向為勻加速運動,則
=ma
解得a=
根據平拋規(guī)律有
hsin30°=vt
hcos30°=at2
解得h==4 L.
10.(1) (2) (3)+
[解析] (1)粒子在勻強電場中做類平拋運動,設粒子過A點時速度為v,由類平拋運動規(guī)律有
v=
粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,由牛頓第二定律得
Bqv=m
解得R=.
(2)設粒子在電場中運動時間為t1,加速度為a,則有
qE=ma
v0tan60°=at1
解得t1=.
O、M兩點間的距離為L=at=.
(3)設粒子在Ⅱ區(qū)域磁場中運動時間為t2.由幾何關系知
t2==
設粒子在Ⅲ區(qū)域電場中運行時間為t3,在Ⅲ區(qū)域電場中加速度a′==
則t3==
粒子從M點出發(fā)到第二次通過CD邊界所用時間為
t=t1+t2+t3=++=+.