广东省广东省徐闻中学2020届高二物理周练（十）

广东省广东省徐闻中学2020届高二物理周练（十）

‎2020届高二物理周练（十）班级 ‎ 满分100分 时间90分钟 姓名 一、 本题共12小题；每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.‎ ‎1.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如 图1所示，这台加速器由两个铜质D形合D1、D2构成，其 间留有空隙，下列说法正确的是 A.离子由加速器的中心附近进入加速器 B.离子由加速器的边缘进入加速器 C.离子从磁场中获得能量 D.离子从电场中获得能量 ‎2．在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动。开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α。在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面 A．维持不动 B．将向使α减小的方向转动 C．将向使α增大的方向转动 D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小 ‎3、一电子在匀强磁场中，以一固定的正电荷为圆心，在圆形轨道上运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电场力恰是磁场力的三倍.设电子电量为e，质量为m，磁感强度为B，那么电子运动的可能角速度应当是 　 　　　‎ ‎4、空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C为运动的最低点.不计重力，则　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　‎ A.该离子带负电 B.A、B两点位于同一高度 ‎　C.C点时离子速度最大 D.离子到达B点后，将沿原曲线返回A点　‎ ‎5、一带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，则不受磁场影响的物理量是：‎ A、速度 B、加速度 C、动量（mv） D、动能 M N a b c d V B B ‎6、MN板两侧都是磁感强度为B的匀强磁场，方向如图，带电粒子（不计重力）从a位置以垂直B方向的速度V开始运动，依次通过小孔b、c、d，已知ab = bc = cd，粒子从a运动到d的时间为t，则粒子的荷质比为：‎ O x y V0‎ a b ‎ A、 B、 C、 D、‎ ‎7、带电粒子（不计重力）以初速度V0从a点进入匀强磁场，如图。运动中经过b点，oa=ob。若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以V0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感强度B之比E/B为：‎ A、V0 B、‎1 C、2V0 D、‎ M N a b c d e ‎8、如图，MN是匀强磁场中的一块薄金属板，带电粒子（不计重力）在匀强磁场中运动并穿过金属板，虚线表示其运动轨迹，由图知：‎ A、粒子带负电 B、粒子运动方向是abcde C、粒子运动方向是edcba D、粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长 x y O A V0‎ ‎9、如图，磁感强度为B的匀强磁场，垂直穿过平面直角坐标系的第I象限。一质量为m，带电量为q的粒子以速度V从O点沿着与y轴夹角为30°方向进入磁场，运动到A点时的速度方向平行于x轴，那么：‎ A、粒子带正电 B、粒子带负电 C、粒子由O到A经历时间 D、粒子的速度没有变化 ‎11、有一个带正电荷的离子，沿垂直于电场方向射入带电平行板的匀强电场.离子飞出电场后的动能为Ek，当在平行金属板间再加入一个垂直纸面向内的如图所示的匀强磁场后，离子飞出电场后的动能为Ek/,磁场力做功为W，则下面各判断正确的是 A．EK EK＇,W=0‎ C．EK =EK＇,W=0 D．EK >EK＇,W>0‎ A C B D ‎12、如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述三种情况下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)‎ A.t1=t2=t3 B.t2t2‎ 二非选择题，本题共7小题，60分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位．‎ V ‎+‎ ‎--‎ ‎--‎ ‎--‎ ‎--‎ ‎+‎ ‎+‎ ‎+‎ d B ‎13、一带电量为+q，质量为m 的粒子由静止经加速电场（加速电压为U）加速后，垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场E方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，测出该粒子离开场区时的速度大小为V（不计重力），运动轨迹如图。求粒子离开场区时偏离原方向的距离d。‎ ‎14、如图所示，一带电的小球从P点自由下落，P点距场区边界MN高为h，边界MN下方有方向竖直向下、电场场强为E的匀强电场，同时还有匀强磁场，小球从边界上的a点进入电场与磁场的复合场后，恰能作匀速圆周运动，并从边界上的b点穿出，已知ab=L，求：（1）该匀强磁场的磁感强度B的大小和方向；（2）小球从P经a至b时，共需时间为多少？‎ ‎15．竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在如图所示的匀强磁场中，B=1.1T，管道半径R=‎0.8m，其直径POQ在竖直线上，在管口P处以‎2m／s的速度水平射入一个带电小球，可把它视为质点，其电荷量为lO‎-4C(g=lOm／s2)，试求：‎ ‎(1)小球滑到Q处的速度为多大? (2)若小球从Q处滑出瞬间，管道对它的弹力正好为零，小球的质量为多少?‎ v0‎ B M O x N P θ y ‎16、（16分）在平面直角坐标系xOy中，第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60º角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求：⑴M、N两点间的电势差UMN；‎ ‎⑵粒子在磁场中运动的轨道半径r；‎ ‎⑶粒子从M点运动到P点的总时间t．‎ ‎17、如图，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除，重新加上的电场或磁场与 撤除前的一样．一带正电荷的粒子从P(x＝0，y＝h)点以一定的速度平行于x轴正向入射．这时若只有磁场，粒子将做半径为R0的圆周运动：若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动．现在，只加电场，当粒子从P点运动到x＝R0‎ 平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与x轴交于M点．不计重力．求：‎ O h y P R0‎ M x ‎⑴粒子到达x＝R0平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离；‎ ‎⑵M点的横坐标xM．‎ ‎18、如图所示，在坐标系xoy中，过原点的直线OC与x轴正向的夹角φ=120°,在OC右侧有一匀强电场：在第二、三象限内有一心强磁场，其上边界与电场边界重叠、右边界为y轴、左边界为图中平行于y轴的虚线，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直抵面向里。一带正电荷q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域，并从O点射出，粒子射出磁场的速度方向与x轴的夹角θ＝30°，大小为v，粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧，且弧的半径为磁场左右边界间距的两倍。粒子进入电场后，在电场力的作用下又由O点返回磁场区域，经过一段时间后再次离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。忽略重力的影响。求 ‎（1）粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离；‎ ‎（2）匀强电场的大小和方向；‎ ‎（3）粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间。‎ ‎2020届高二物理周练（十）参考答案 一、 本题共12小题；每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.‎ 题目 ‎ 1‎ ‎ 2‎ ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 5‎ ‎ 6‎ ‎ 7‎ ‎ 8‎ ‎ 9‎ ‎ 10‎ ‎ 11‎ ‎ 12‎ 答案 ‎ AD ‎ B ‎ BD ‎ BC ‎ D ‎ D C ‎ AC ‎ BC ‎ A ‎ B ‎ C ‎13． 14、答案： 方向水平向外 +‎ ‎15．解：(1) v0=‎6m／s (2) (3) m=1.2×10‎-5kg.‎ ‎16、⑴设粒子过N点的速度为v，有 ‎ v＝2v0‎ 粒子从M点到N点的过程，有 ‎ ‎ ‎⑵粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为O′N，有 ‎ ‎ ‎⑶由几何关系得：ON ＝ rsinθ 设粒子在电场中运动的时间为t1，有ON ＝v0t1 ‎ 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 ‎ 设粒子在磁场中运动的时间为t2，有 t＝t1＋t2‎ 解得：‎ ‎17、解：⑴做直线运动有：‎ 做圆周运动有：‎ 只有电场时，粒子做类平抛，有：‎ ‎ 解得：‎ 粒子速度大小为： 速度方向与x轴夹角为：‎ 粒子与x轴的距离为：‎ ‎⑵撤电场加上磁场后，有： 解得：‎ 粒子运动轨迹如图所示，圆心C位于与速度v方向垂直的直线上，该直线与x轴和y轴的夹角均为π/4，有几何关系得C点坐标为：‎ ‎ ‎ 过C作x轴的垂线，在ΔCDM中：‎ ‎ 解得：‎ M点横坐标为：‎ ‎18、（1）设磁场左边界与x轴相交子D点，与CO相交于O’点，由几何关系可知，直线OO’与粒子过O点的速度v垂直。在直角三角形 OO’D中已知∠OO’D =300设磁场左右边界间距为d，则OO’=2d。依题意可知，粒子第一次进人磁场的运动轨迹的圆心即为O’点，圆弧轨迹所对的圈心角为300 ，且OO’为圆弧的半径R。由此可知，粒子自A点射人磁场的速度与左边界垂直。‎ A 点到x轴的距离：‎ AD=R(1－cos300)……①‎ 由洛仑兹力公式、牛顿第二定律及圆周运动的规律，得：‎ qvB=mv2/R…………②‎ 联立①②式得：AD=mv(1-/2)/qB………③‎ ‎（2）设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T第一次在磁场中飞行的时间为 t1，有：‎ t1=T/12……④ T=2πm/qB……⑤‎ 依题意．匀强电场的方向与x轴正向夹角应为1500。由几何关系可知，粒子再次从O点进人磁场的速度方向与磁场右边界夹角为600。设粒子第二次在磁场中飞行的圆弧的圆心为O’’，O’’必定在直线OC 上。设粒子射出磁场时与磁场右边界文于P点，则∠OO’’P =1200．设粒子第二次进人磁场在磁场中运动的时问为t2有：‎ t2=T/3……………⑥‎ 设带电粒子在电场中运动的时间为 t 3，依题意得：t3=T－(t1+t2)……………⑦‎ 由匀变速运动的规律和牛顿定律可知：―v=v―at3………⑧ a=qE/m ………⑨‎ 联立④⑤⑥⑦⑧⑨式可得：E=12Bv/7π……………………………………⑩‎ 粒子自P点射出后将沿直线运动。‎ 设其由P点再次进人电场，由几何关系知：∠O’’P’P =300……⑾‎ 三角形OPP’为等腰三角形。设粒子在P、P’两点间运动的时问为t4，有：t4=PP’/v……⑿‎ 又由几何关系知：OP=R……⒀ 联立②⑿⒀式得：t4=m/qB y E A O x B C v φ φ 例1、（17分）如图所示，在xOy平面的第一象限有一匀强电场，电场的方向平行于y轴向下；在x轴和第四象限的射线OC之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直于纸面向外．有一质量为m，带有电荷量+q的质点由电场左侧平行于x轴射入电场．质点到达x轴上A点时，速度方向与x轴的夹角为φ，A点与原点O的距离为d．接着，质点进入磁场，并垂直于OC飞离磁场．不计重力影响．若OC与x轴的夹角为φ，求：‎ ‎⑴粒子在磁场中运动速度的大小；‎ ‎⑵匀强电场的场强大小．‎ 解：⑴由几何关系得：R＝dsinφ 由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 ‎ 解得： ‎ ‎⑵质点在电场中的运动为类平抛运动．设质点射入电场的速度为v0，在电场中的加速度为a，运动时间为t，则有 v0＝vcosφ vsinφ＝at d＝v0t 解得：‎ 设电场强度的大小为E，由牛顿第二定律得 qE＝ma 解得：‎ 例2.（18分）两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向）。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子（不计重力）。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷均已知，且 ‎，两板间距。‎ ‎（1）求粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。‎ ‎（2）求粒子在板板间做圆周运动的最大半径（用h表示）。‎ ‎（3）若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示，磁场的变化改为如图3所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图（不必写计算过程）。‎ 解法一：（1）设粒子在0～t0时间内运动的位移大小为s1‎ ‎ ① ②‎ 又已知 联立①②式解得 ③‎ ‎（2）粒子在t0~2t0时间内只受洛伦兹力作用，且速度与磁场方向垂直，所以粒子做匀速圆周运动。设运动速度大小为v1，轨道半径为R1，周期为T，则 ‎ ④ ⑤‎ 联立④⑤式得 ⑥ 又 ⑦‎ 即粒子在t0~2t0时间内恰好完成一个周期的圆周运动。在2t0~3t0时间内，粒子做初速度为v1的匀加速直线运动，设位移大小为s2‎ ‎ ⑧ 解得 ⑨‎ 由于s1+s2＜h,所以粒子在3t0~4t0时间内继续做匀速圆周运动，设速度大小为v2，半径为R2‎ ‎ ⑩ 解得 由于s1+s2+R2＜h,粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。在4t0~5t0时间内，粒子运动到正极板（如图1所示）。因此粒子运动的最大半径。‎ ‎（3）粒子在板间运动的轨迹如图2所示。‎ 解法二：由题意可知，电磁场的周期为2t0，前半周期粒子受电场作用做匀加速直线运动，加速度大小为 方向向上 。后半周期粒子受磁场作用做匀速圆周运动，周期为T ‎ 粒子恰好完成一次匀速圆周运动。至第n个周期末，粒子位移大小为sn：‎ 又已知 由以上各式得 ‎ 粒子速度大小为 粒子做圆周运动的半径为 ‎ 解得 显然 ‎ ‎（1）粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值 ‎ ‎（2）粒子在极板间做圆周运动的最大半径 ‎ ‎（3）粒子在板间运动的轨迹图见解法一中的图2。‎