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1、【優(yōu)化方案】高三物理專題復(fù)習(xí)攻略 第一部分專題三第八講知能優(yōu)化訓(xùn)練 新人教版(重慶專用)
1.(2020年安徽合肥模擬)
圖8-11
帶電質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,某時刻速度方向如圖8-11所示,所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反,不計阻力,則在此后的一小段時間內(nèi),帶電質(zhì)點(diǎn)將( )
A.可能做直線運(yùn)動 B.可能做勻減速運(yùn)動
C.一定做曲線運(yùn)動 D.可能做勻速圓周運(yùn)動
解析:選C.帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動過程中,重力做功,速度大小和方向發(fā)生變化,洛倫茲力的大小和方向也隨之發(fā)生變化,故帶電質(zhì)點(diǎn)不可能做直線運(yùn)動,也不可能做勻減速運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動,C正確.
2.
2、
圖8-12
圖8-12是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.帶電粒子被加速電場加速后,進(jìn)入速度選擇器.速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場.下列表述正確的是( )
A.質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外
C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于
D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的比荷越小
解析:選ABC.由加速電場的方向可判斷出粒子所受電場力向下,即粒子帶正電.在速度選擇器中,電場力水平向右,洛倫茲力水平向左,因此磁場方向垂直紙面向外,
3、B正確;經(jīng)過速度選擇器時滿足qE=qvB,可知能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于,C正確;帶電粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動的半徑是R=,可見當(dāng)v相同時,R∝,所以可以用來區(qū)分同位素,且R越小,比荷就越大,A正確,D錯誤.
3.
圖8-13
(2020年濟(jì)南模擬)如圖8-13所示,空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場.在該區(qū)域中,有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球.O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心,a、b、c、d為圓環(huán)上的四個點(diǎn),a點(diǎn)為最高點(diǎn),c點(diǎn)為最低點(diǎn),bd沿水平方向.已知小球所受電場力與重力大小相等.現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放.下列判斷正確的是( )
4、A.小球能越過與O等高的d點(diǎn)并繼續(xù)沿環(huán)向上運(yùn)動
B.當(dāng)小球運(yùn)動到c點(diǎn)時,洛倫茲力最大
C.小球從a點(diǎn)到b點(diǎn),重力勢能減小,電勢能增大
D.小球從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn),電勢能增大,動能先增大后減小
解析:選D.因電場力與重力相等,由動能定理可求出當(dāng)小球從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)時速度恰好又減小到零,A錯誤;洛倫茲力最大時物體的速度最大、動能最大,而動能最大的位置是合外力做功最多的位置,環(huán)所受四個力中只有電場力與重力做功,此二力的合力方向沿Ob、Oc夾角平分線,即小球運(yùn)動到bc弧的中點(diǎn)時速度、動能、洛倫茲力最大,B錯誤;從a到b,電場力、重力都做正功、重力勢能與電勢能都減小,C錯誤;從b到c,電場力做負(fù)功
5、,電勢能增大,而合外力先做正功后做負(fù)功,故動能先增大后減小,D正確.
4.1932年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖8-14所示,這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說法正確的是( )
圖8-14
A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器
B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器
C.離子從磁場中獲得能量
D.離子從電場中獲得能量
解析:選AD.離子從加速器的中心位置進(jìn)入加速器,最后由加速器邊緣飛出,所以A對,B錯.加速器中所加的磁場使離子做勻速圓周運(yùn)動,所加的電場由交流電提供,它用以加速離子.交流電的周期與離子做圓周運(yùn)動的周期相同.故C錯,D對.
6、
5.(2020年高考安徽卷)如圖8-15所示,在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi),有相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場方向垂直于xOy平面向里.一帶正電的粒子(不計重力)從O點(diǎn)沿y軸正方向以某一速度射入,帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動,經(jīng)t0時間從P點(diǎn)射出.
圖8-15
(1)求電場強(qiáng)度的大小和方向.
(2)若僅撤去磁場,帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入,經(jīng)時間恰從半圓形區(qū)域的邊界射出.求粒子運(yùn)動加速度的大小.
(3)若僅撤去電場,帶電粒子仍從O點(diǎn)射入,但速度為原來的4倍,求粒子在磁場中運(yùn)動的時間.
解析:(1)因?yàn)閹щ娏W舆M(jìn)入復(fù)合場后做勻速直線運(yùn)動,
7、
則qv0B=qE①
R=v0t0②
由①②聯(lián)立解得E=
方向沿x軸正方向.
(2)若僅撤去磁場,帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動,沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動y=v0·=③
沿x軸正方向做勻加速直線運(yùn)動x=at2④
由幾何關(guān)系知x= =R⑤
解得a=
(3)僅有磁場時,入射速度v′=4v,帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動,設(shè)軌道半徑為r,由牛頓第二定律有
qv′B=m⑥
又qE=ma⑦
可得r=⑧
由幾何知識sinα=⑨
即sinα=,α=⑩
帶電粒子在磁場中運(yùn)動周期
T=
則帶電粒子在磁場中運(yùn)動時間
t′=T
所以t′=t0.?
答案:見解析
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