2020赢在微点物理一轮复习_人教版_第 九 章课时练习 磁场课时作业25(32张) (3)

A 项错误，B 项正确；如果 A、B 板之间的电压始终保持不变，粒子在 A、
B 两极板之间飞行时，电场力对其做功为 qU，从而使之加速，在磁场内飞
行时，电场又对粒子做功－qU，从而使之减速。粒子绕行一周电场对其所
做总功为零，动能不会增加，达不到加速效果，C 项错误；根据 t＝2πvR，
得 tn＝2πR
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解析 若加速带正电的离子，则高压电源的 B 端带正电，A 项错误； 由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，B 项错误；由洛伦兹力提供向心 力得轨道半径 r＝mqBv，同位素的电荷量相同，所以轨道半径小的轨迹Ⅰ对 应的离子质量小，即为 X2，C 项错误；在电场中有 qU＝12mv2，在磁场中 有 r＝mqBv，且有 tanθ2＝Rr ，联立解得mq ＝2UBt2aRn22θ2，D 项正确。
A．滑环一定沿直杆下滑 B．滑环的最大加速度为Emq C．滑环的最大速度为Eq＋mgμμqcoBsθ＋sinθ D．滑环不可能做匀速运动
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解 析 本 题主要 考查带 电粒子 在电磁 场中 的运动 。只有 当 Eq＋ mgsinθ>μmgcosθ，即 E>mgμcosqθ－sinθ时，滑环才会沿直杆下滑，A 项 错误；滑环运动起来后受到垂直杆斜向上的洛伦兹力，当洛伦兹力 qvB＝ mgcosθ 时，摩擦力为零，加速度最大，有 Eq＋mgsinθ＝ma，加速度最大 值为 a＝Eq＋mmgsinθ＝Emq＋gsinθ，B 项错误；当滑环加速度为零时，速度 最 大 ， 有 Eq ＋ mgsinθ ＝ μ(qvB － mgcosθ) ， 所 以 最 大 速 度 为 v ＝ Eq＋mgμμqcoBsθ＋sinθ，C 项正确，此后滑环匀速运动，D 项错误。
m ，得 tn ＝ 2nqU tn＋1
答案 B
n＋n 1，D 项错误。
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5.如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀 强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上 MN 两点的电动 势 E，就可以知道管中液体的流量 Q(单位时间内流过管道横截面的液体的 体积)。已知管的直径为 d，磁感应强度为 B，则关于 Q 的表达式正确的是 ()
A．刚释放时，小环的加速度为重力加速度 g B．小环的质量越大，其滑到 D 点时的速度将越大 C．小环从 A 运动到 D，弹簧对小环先做正功后做负功 D．小环一定能滑到 C 点
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解析 刚释放时，小环速度为零，洛伦兹力为零，弹簧弹力与大环支 持力平衡，合力由重力提供，加速度为 g，A 项正确；因为在 A、D 两点时 弹簧的形变量相同，且 OA 长度大于 OD，所以 OA 处于拉伸，OD 处于压 缩，所以弹簧由伸长变为压缩，弹力先做正功，后做负功，C 项正确；从 A 到 D 过程中洛伦兹力不做功，而弹簧的弹性势能不变，只有重力做功， 所以无论小环的质量如何，小环到达 D 点的速度是一样的，因大环光滑， 则小环一定能滑到 C 点，B 项错误，D 项正确。
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课时作业(二十七) 带电粒子在复合场中的运动
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A 组·基础巩固题 1.磁流体发电机原理如图所示，等离子体高速喷射到加有强磁场的管道 内，正、负离子在洛伦兹力作用下分别向 A、B 两金属板偏转，形成直流电 源对外供电。则( )
A．仅减小两板间的距离，发电机的电动势将增大 B．仅增强磁感应强度，发电机的电动势将减小 C．仅增加负载的阻值，发电机的输出功率将增大 D．仅增大磁流体的喷射速度，发电机的总功率将增大
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解析 重力和电场力是恒力，但洛伦兹力是变力，因此合外力是变化 的，由牛顿第二定律知其加速度也是变化的，A 项错误；由动能定理和功 能关系知，B 项错误，C 项正确；磁感应强度减小时，小球落地时的水平 位移会发生变化，则电场力所做的功也会随之发生变化，D 项错误。
答案 C
6.如图所示，在磁感应强度为 B，范围足够大的水平匀强磁场内，固定 着倾角为 θ 的绝缘斜面，一个质量为 m、电荷量为－q 的带电小物块以初速 度 v0 沿斜面向上运动，小物块与斜面间的动摩擦因数为 μ。设滑动时电荷 量不变，在小物块上滑过程中，其加速度大小 a 与时间 t 的关系图象，可能 正确的是( )
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A．高压电源 A 端应接电源的正极 B．磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里 C．若离子化后的两同位素 X1、X2(X1 质量大于 X2 质量)同时进入磁场 室后，出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ，则轨迹Ⅰ一定对应 X1 D．若磁场室内的磁感应强度大小为 B，当记录仪接收到一个明显的信 号时，与该信号对应的离子比荷mq ＝2UBt2aRn22θ2
n n＋1
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解析 因粒子每绕行一圈，其增加的能量为 qU，所以，绕行第 n 圈时
获得总动能为12mv2n＝nqU，得第 n 圈的速度 vn＝
2nqU。在磁场中，由 m
牛顿第二定律得 qBnvn＝mvR2n，解得 Bn＝R1
2nmU，所以 Bn ＝
q
Bn＋ 1
n＋n 1，
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解析 根据电荷处于平衡状态时，有 qvB＝qEd电，解得 E 电＝Bdv，由 此可知仅减小两板间的距离，发电机的电动势将减小，仅增强磁感应强度， 发电机的电动势将增大，A、B 两项错误；根据欧姆定律和功率公式可知， 当外阻和内阻相等时，输出功率最大，所以增加负载的阻值，发电机的输 出功率不一定增大，C 项错误；由 E 电＝Bdv 可知仅增大磁流体的喷射速度， 电动势将增大，因为总电阻不变，所以输出功率将增大，D 项正确。
答案 C
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10. (2019·北京市博雅闻道联合质量测评)如图所示，一足够长的绝缘直 杆与水平面夹角为 θ，上面套有一个滑环，滑环质量为 m，所带电荷量为 q(q>0)。直杆所在竖直平面内有平行于直杆斜向下的匀强电场与垂直纸面向 外的匀强磁场，电场强度为 E，磁感应强度为 B。滑环与直杆间的动摩擦因 数为 μ，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，如果将滑环从一定高度由静止 释放，下列说法正确的是( )
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解析 物体向上运动的过程中合力 F＝mgsinθ＋f＝mgsinθ＋μmgcosθ ＋μqvB，方向沿斜面向下，物体做减速运动，当速度减小时，合力减小， 加速度减小，速度的变化越来越慢，即合力的变化先快后慢，又因合力大 于等于 mgsinθ＋μmgcosθ，所以加速度的变化应为先减小的快后减小的慢， 但大于等于某个值，不会逐渐减小到零，C 项正确。
答案 C
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11．如图甲所示，M、N 是宽为 d 的两竖直线，其间存在垂直纸面方 向的磁场(未画出)，磁感应强度随时间按图乙所示规律变化(垂直纸面向外 为正，T0 为已知)，现有一个质量为 m、电荷量为＋q 的离子在 t＝0 时从 直线 M 上的 O 点沿着 OM 线射入磁场，离子重力不计，离子恰好不能从 右边界穿出且在 2T0 时恰好返回左边界 M，则图乙中磁感应强度 B0 的大小 和离子的初速度 v0 分别为 ( )
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A．环形区域内的磁感应强度大小
Bn
与加速次数
n
之间的关系为 Bn ＝ Bn＋1
n n＋1
B．环形区域内的磁感应强度大小
Bn
与加速次数
n
之间的关系为 Bn ＝ Bn＋1
n n＋1
C．A、B 板之间的电压可以始终保持不变
D．粒子每次绕行一圈所需的时间
tn 与加速次数
n
之间的关系为 tn ＝ tn＋1
A．Q＝πdBE C．Q＝π4dB2E
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B．Q＝π4dBE D．Q＝πdB2E
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解析 最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，有 qvB ＝qEd，则 v＝BEd，流量 Q＝vS＝BEd·πd22＝π4dBE，B 项正确。
答案 B
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解析 小球下滑过程中，qE 与 qvB 反向，开始下落时 qE>qvB，所以 a＝mg－μqmE－qvB，随下落速度 v 的增大，a 逐渐增大；当 qE<qvB 之后， 其 a＝mg－μqmvB－qE，随下落速度 v 的增大 a 逐渐减小；最后 a＝0，小 球匀速下落，C 项正确，A、B、D 三项错误。
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A．小球带正电
B．电场强度的大小为mqg
C．小球在磁场中做匀速圆周运动的半径为2
3
3 d
D．小球穿过Ⅰ、Ⅱ区域的时间为23πqmB
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解析 由题可知小球重力与电场力平衡，则小球带负电，A 项错误； 由 Eq＝mg 知 E＝mqg，B 项正确；小球在两组合场的运动轨迹为对称图形， 则小球进入第Ⅱ个磁场时与射入点的水平距离为 3d，作图得(R－ 33d)2＋ d2＝R2。解得 R＝23 3d，C 项正确；对应圆心角为 60°，由 T＝2qπBm知 t＝ 2× 36600°°·T＝23πqmB，D 项正确。
答案 D
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4.如图所示为一种获得高能粒子的装置——环形加速器，环形区域内存 在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为 m、电荷量为＋q 的粒子在环中做半径 为 R 的圆周运动。A、B 为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每 当粒子飞经 A 板时，A 板电势升高为＋U，B 板电势仍保持为零，粒子在两 极板间的电场中加速。每当粒子离开电场区域时，A 板电势又降为零，粒子 在电场一次次加速下动能不断增大，而在环形区域内绕行半径不变(设极板 间距远小于 R)。下列关于环形加速器的说法中正确的是( )
答案 BCD
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8.如图所示，竖直平面内有一固定的光滑绝缘椭圆大环，水平长轴为 AC，竖直短轴为 ED。轻弹簧一端固定在大环的中心 O，另一端连接一个可 视为质点的带正电的小环，小环刚好套在大环上，整个装置处在一个水平向 里的匀强磁场中。将小环从 A 点由静止释放，已知小环在 A、D 两点时弹 簧的形变量大小相等。下列说法中错误的是( )
答案 B
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B 组·能力提升题 9.如图所示，粗糙的足够长的竖直木杆上套有一个带电的小球，整个装 置处在由水平向右匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场组成的足够大的复 合场中，小球由静止开始下滑，在整个运动过程中小球的 v－t 图象为下图 中的( )
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7. (2019·菏泽考试)(多选)如图，空间区域Ⅰ、Ⅱ有匀强电场和匀强磁场， MN、PQ、AB 为理想边界，Ⅰ、Ⅱ区域高度均为 d，匀强电场方向竖直向 下；磁感应强度大小均为 B，方向分别垂直纸面向里和向外。一个质量为 m、 带电荷量为 q 的带电小球从磁场Ⅰ下边界某点以一定的初速度竖直射入磁 场，进入磁场后恰能做匀速圆周运动且垂直 AB 边射出，入射点与出射点的 水平距离为23 3d，已知重力加速度为 g，下列说法正确的是( )
答案 D
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2.如图所示，匀强电场方向水平向右，匀强磁场方向垂直纸面向里，将 带正电的小球在场中静止释放，最后落到地面上。关于该过程，下述说法正 确的是( )
A．小球做匀变速曲线运动 B．小球减少的电势能等于增加的动能 C．电场力和重力做的功等于小球增加的动能 D．若保持其他条件不变，只减小磁感应强度，小球着地时动能不变
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3．(2019·长沙长郡中学第五次调研)质谱仪可以测定有机化合物分子结 构，现有一种质谱仪的结构可简化为如图所示，有机物的气体分子从样品室 注入离子化室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子。若 离子化后的离子带正电，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室(内 为匀强磁场)、真空管，最后打在记录仪上，通过处理就可以得到离子比荷 mq ，进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为 U，圆形磁场区 的半径为 R，真空管与水平面夹角为 θ，离子进入磁场室时速度方向指向圆 心。则下列说法正确的是( )