2013届高三物理一轮复习45分钟单元能力训练卷(9)粤教版

45分钟单元能力训练卷(九)
[考查范围：第九单元分值：100分]
一、单项选择题(每小题4分，共16分)
1．图D9－1是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹．云室旋转
图D9－1
在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里．云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用．分析此径迹可知粒子( )
A．带正电，由下往上运动
B．带正电，由上往下运动
C．带负电，由上往下运动
D．带负电，由下往上运动
2．关于磁场和磁感线的描述，正确的说法是( )
A．磁感线从磁体的N极出发，终止于S极
B．磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向
C．沿磁感线方向，磁场逐渐减弱
D．同一通电导体在磁场强的地方受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小
3．如图D9－2所示是电视机中显像管的偏转线圈示意图，它由绕在磁环上的两个相同的线圈串联而成，线圈中通有如图所示方向的电流．当电子束从纸里经磁环中心向纸外射来时(图中用符号“·”表示电子束)．它将( )
A．向上偏转B．向下偏转
C．向右偏转 D．向左偏转
D9－2
D9－3
4．如图D9－3所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是( )
A.3v
2aB
，正电荷 B.
v
2aB
，正电荷
C.3v
2aB
，负电荷 D.
v
2aB
，负电荷
二、双项选择题(每小题6分，共30分)
5．回旋加速器的原理如图D9－4所示，它由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是( )
A．离子从电场中获得能量
B．离子从磁场中获得能量
C．只增大空隙间的距离可增加离子从回旋加速器中获得的动能
D．只增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的动能
D9－4
D9－5
6．如图D9－5所示，光滑绝缘杆固定在水平位置上，使其两端分别带上等量同种正电荷Q1、Q2，杆上套着一带正电小球，整个装置处在一个匀强磁场中，磁感应强度方向垂直纸面向里，将靠近右端的小球从静止开始释放，在小球从右到左的运动过程中，下列说法中正确的是( )
A．小球受到的洛伦兹力大小变化，但方向不变
B．小球受到的洛伦兹力将不断增大
C．小球的加速度先减小后增大
D．小球的电势能一直减小
7．如图D9－6所示，虚线框中存在匀强电场E和匀强磁场B，它们相互正交或平行．有一个带负电的小球从该复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过图中的哪些复合场区域( )
图D9－6
8．随着社会生产的发展，环境污染也越来越严重．为减少环境污染，技术人员在排污管末端安装了如图D9－7所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( ) A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势低
C．污水中离子浓度越高，则电压表的示数将越大
D．污水流量Q与U成正比
－7
D9－8
9．如图D9－8所示，xOy坐标平面在竖直面内，x轴沿水平方向，y轴正方向竖直向上，在图示空间内有垂直于xOy平面的水平匀强磁场．一带电小球从O点由静止释放，运动轨迹如图中曲线，A点为运动轨迹的最低点．关于带电小球的运动，下列说法中正确的是( ) A．OAB轨迹为半圆
B．小球在A点时速度最大，且沿水平方向
C．小球在整个运动过程中机械能守恒
D．小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等
三、计算题(共54分)
10．(18分)质谱仪的工作原理图如图D9－9所示，A为粒子加速器，加速电压为U1：M为速度选择器，两板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场的磁感应强度为B1，两板间距离为d；N为偏转分离器，内部有与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B2.一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子由静止经加速器加速后，恰能通过速度选择器，进入分离器后做圆周运动，并打到感光板P上．不计重力，求：
(1)粒子经粒子加速器A加速后的速度v的大小及速度选择器M两板间的电压U2；
(2)粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径R；
(3)某同学提出在其他条件不变的情况下，只减小加速电压U1，就可以使粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径减小．试分析他的说法是否正确．
11．(18分)如图D9－10所示，宽度为l＝0.8 m的某一区域存在相互垂直的匀强电场E 与匀强磁场B，其大小E＝2×108N/C，B＝10 T．一带正电荷的粒子以某一初速度由M点垂直电场和磁场方向射入，沿直线运动，从N点离开；若只撤去磁场，则粒子从P点射出且速度方向发生了45°的偏转．求粒子的比荷．(不计粒子的重力)
图D9－10
12．(18分)如图D9－11所示，xOy是位于足够大的绝缘光滑水平桌面内的平面直角坐标系，虚线MN是∠xOy的角平分线．在MN的左侧区域，存在着沿x轴负方向、场强为E的匀强电场；在MN的右侧区域，存在着方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场．现有一带负电的小球a从y轴上的P(0，l)点，在电场力作用下由静止开始运动，a球到达虚线MN上的Q 点时与另一个不带电的静止小球b发生碰撞，碰后两小球粘合在一起进入磁场，它们穿出磁场的位置恰好在O点．若a、b两小球的质量相等且均可视为质点，a、b碰撞过程中无电荷量损失．求：
(1)a、b两球碰撞合在一起进入磁场中的速度大小；
(2)a球的比荷k(即电荷量与质量之比)；
(3)过O点后，粘在一起的两个小球再次到达虚线MN上的位置坐标(结果用E、B、l表示)．
45分钟单元能力训练卷(九)
1．A [解析] 粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式r ＝mv qB
可知，半径变小，粒子运动方向为由下向上；又由于洛伦兹力的方向指向圆心，由左手定则可知粒子带正电．选A.
2．D [解析] 磁感线是闭合的曲线，没有出发点和终止点，选项A 错误；磁场的方向与通电导体在磁场中某点受磁场力的方向垂直，故选项B 错误；磁感线的疏密可定性表示磁场强弱，不是沿磁感线方向磁场减弱，选项C 错误；通电导体在磁场中受的安培力最小为零，最大为BIL ，同一通电导体在不同的磁场中安培力在零到BIL 之间，由此可见选项D 正确．
3．A [解析] 由安培定则判断在偏转线圈内部存在水平向左的磁场，再由左手定则判定电子束向上偏转．
4．C [解析] 则可判定粒子带负电．作出粒子运动轨迹示意图如图所示．根据几何关系有r ＋r sin30°＝a ，
再结合半径表达式r ＝mv qB 可得q m ＝3v
2aB
，选项C 正确．
5．AD [解析] 在回旋加速器中，离子从电场中获取能量，而D 形盒区域的磁场用来改
变运动的方向，A 对、B 错；由qv m B ＝mv 2m r 得E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2r
22m
知，最大动能与电场情况无关，
故增加空隙间的距离不能改变离子最大的动能，只增大D 形盒的半径可以增加离子从回旋加速器中获得的动能，C 错、D 对．
6．AC [解析] Q 1、Q 2连线上中点处电场强度为零．从中点向两侧电场强度增大且方向都指向中点，故小球所受电场力指向中点．小球从右向左运动过程中，小球的加速度先减小后增大，选项C 正确；速度先增大后减小，洛伦兹力大小变化，由左手定则知，洛伦兹力方向不变．故选项A 正确、选项B 错误；小球的电势能先减小后增大，选项D 错误．
7．CD [解析] 带电小球要沿直线通过复合场区域，则小球所受的合力为零或者合力恒定，分析刚进复合场时的受力可知选项C 、D 正确．
8．BD [解析] 由左手定则可判断出，正离子较多时，正离子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转聚集，导致后表面电势较高，同理负离子较多时，负离子向前表面偏转聚集而导致前表面电势较低，故选项A 错误，选项B 正确；设前后表面的最高电压为U ，则qU b
＝qvB .所以
U ＝vBb ，所以U 与离子浓度无关，选项C 错误；因Q ＝vbc ，而U ＝vBb ，所以Q ＝U C
B
，选项D
正确．
9．BC [解析] 带电小球受重力和洛伦兹力，但洛伦兹力随速度的大小而变化，故小球所受合力的大小将随速度而变化，其轨迹不是圆，A 错；小球运动至最低点A 时，重力做功最多，由于洛伦兹力不做功，所以此时速度最大，速度方向沿水平方向，B 对；整个运动过程中，只有重力做功，机械能守恒，C 对；小球在A 点所受洛伦兹力f 向上，而重力mg 向下，合力提供向心力且竖直向上，故f ≠mg ，D 错．
10．(1)2qU 1m
B 1d 2qU 1m (2)2U 1m
qB 22
(3)不正确
[解析] (1)带电粒子在A 中电场力对它做功，由动能定理，有
qU 1＝12
mv 2 带电粒子在M 中水平方向受电场力和洛伦兹力，有
q U 2
d
＝qvB 1
解得v ＝
2qU 1
m
，U 2＝B 1d
2qU 1
m
(2)带电粒子在N 中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有
qvB 2＝m v 2
R
解得R ＝
2U 1m
qB 22
(3)不正确．若其他条件不变，只减小加速电压U 1，则粒子经加速后获得的速度减小，进
入速度选择器后，粒子受到的电场力和洛伦兹力大小不再相等，粒子无法通过速度选择器进入偏转分离器．
11．2.5×106
C/kg
[解析] 设粒子的初速度为v 0，粒子在复合场中做直线运动时受力平衡，即 qE ＝qv 0B
当只撤去磁场后，粒子在电场中做类平抛运动，则 l ＝v 0t v x ＝v 0
v y ＝qE m t
v y
v x
＝t an45°＝1 解得：q m ＝E lB
2＝2.5×106
C/kg.
12．(1)qEl 2m (2)k ＝2E
B 2l
(3)(2l,2l )
[解析] (1)设a 球的质量为m v 0、v . a 在电场中做匀加速直线运动，由动能定理，有：
qEl ＝12
mv 20
a 与
b 碰撞中动量守恒，则： mv 0＝2mv 解得：v ＝
qEl 2m
(2)由题意知，碰后两球在磁场中做匀速圆周运动，圆心O ′的坐标为(l ，l )，如图所示． 轨道半径：R ＝l
由牛顿第二定律，有：
qBv ＝2m v 2
R
解得：k ＝q m ＝2E
B 2l
(3)过O 点后，两球在电场中做类平抛运动．
设它们再次到达虚线MN 上的位置为Q ′(x ，y )，在电场中运动时间是t .
由运动规律，有：
x ＝12×qE
2m ×t 2 y ＝vt 且y
x
＝tan45° 解得：x ＝y ＝2l
它们再次到达虚线MN 上的位置是(2l,2l )．。