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大庆实验中学2014高三第17周周检测



实验一部物理第十七周周检测
1 、如图所示,在倾角为 α 的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为 L、质量为 m 的直导体 棒.当导体棒中的恒定电流 I 垂直于纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,可将导体棒置 于匀强磁场中, 当外加匀强磁场的磁感应强度 B 的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平 向左的过程中,关于 B 的大小的变化,正确的是 ( D ) A.逐渐增大 B.

逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大 2、粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 4 倍与 2 倍,两粒子均带正电荷.让它们在匀强 磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动.已知磁场方向垂直于纸面向里.如图 中的四个图中,能正确表示两粒子运动轨迹的是( A )

3、如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,轨道两端 在同一高度上,轨道是光滑的,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点 O 由静止 释放,M、N 为轨道的最低点,以下说法正确的是( D ) A.两小球到达轨道最低点的速度 vM<vN B.两小球到达轨道最低点时对轨道的压力 FM<FN C.小球第一次到达 M 点的时间大于到达 N 点的时间 D.在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中不能 4、如右图所示,匀强电场和匀强磁场相互垂直,现有一束带电粒子(不计重力),以速度 v0 沿图示方向恰能直线穿过,则以下分析不正确的是( C ) A.如果让平行板电容器左极为正极,则带电粒子必须向上以 v0 进入该区域 才能直线穿过 B. 如果带电粒子以小于 v0 的速度沿 v0 方向射入该区域, 其电势能越来越小 C.如果带负电粒子速度小于 v0,仍沿 v0 方向射入该区域,其电势能越来越 大 D.无论带正电还是带负电的粒子,若从下向上以速度 v0 进入该区域时,其动能都一定增加 5、如图所示,空间存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。一带电粒子在 电场力和洛伦兹力的共同作用下, 从静止开始自 a 点沿曲线 acb 运动, b 点时速度刚好为 到 零。c 点是轨迹的最低点,不计粒子的重力。下列说法正确的是(C) A.粒子带负电 B.a 点比 b 点的高度高 C.粒子经过 c 点时速度最大 D.粒子到 b 点后,将沿原轨迹返回 a 点 6、如图所示,实线表示在竖直平面内的电场线,电场线与水平方向成 ? 角,水平方向的匀 强磁场与电场正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线 L 做直线运动,L 与水平方向成 ? 角,且

? ? ? ,则下列说法中错误的是( D )
A.液滴一定做匀速直线运动 B.液滴一定带正电 C.电场线方向一定斜向上 D.液滴有可能做匀变速直线运动 7、 (平行重点)如图所示, 一块长度为 a、宽度为 b、厚度为 d 的金属导体, 当加有与侧面 垂直的匀强磁场 B, 且通以图示方向的电流 I 时, 用电压表测得导体上、下表面 M、N 间电 压为 U. 已知自由电子的电荷量为 e. 下列说法中正确的是( D ) A.M 板比 N 板电势高 B.导体单位体积内自由电子数越多, 电压表的示数越大 C.导体中自由电子定向移动的速度为 v ?

U Bb

D.导体单位体积内的自由电子数为

IB eUb

7、 (英才) 半导体中参与导电的电流载体称为载流子。 型半导体的载流子是带负电的电子, N P 型半导体的载流子是带正电的“空穴”,如图所示,一块厚度为 d、宽度为 L 的长方形半 导体样品,置于方向如图所示、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中,当半导体样品中通以向 右的电流强度为 I 的恒定电流时,样品上、下底面出现恒定电势差 U,且上表面带正电、下 表面带负电。设半导体样品中每个载流子带电荷量为 q,半导体样品中载流子的密度(单位 体积内载流子的个数)用 n 表示(已知电流 I=nqvS,其中 v 为载流子定向移动的速度,S 为导体横截面积) 则下列关于样品材料类型的判断和其中载流子密度 n 大小的表达式正确 , 的是( D ) B BI BI L A.是 N 型半导体, n ? B.是 P 型半导体 , n ? I qdU qdU d BI BI C.是 N 型半导体 , n ? D.是 P 型半导体 , n ? qLU qLU 8、质量为 m、电量为 e 的电子的初速度为零,经电压为 U 的加速电场加速后垂直磁场边界 bc 进入垂直纸面的匀强磁场中,其运动轨迹如图所示,已知 bf = bg = L ,不计重力,则以下 说法中正确的是( BCD ) A.匀强磁场的磁场垂直纸面向里 B.电子经加速电场加速后,开始进入磁场时的速度 v=

2eU m

C.匀强磁场的磁感应强度 B =

1 2mU L e

D.电子在磁场中的运动时间 t =

?L
2

m 2eU

9、如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置,其核心部分是两 个 D 型金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.如果 D 型金属盒的半径为 R, 垂直 D 型金属盒底面的匀强磁场的磁感应强度为 B,用于给质子加速的高频电源频率为 f, 下列说法正确的有 ( ABC ) A.质子被加速后的最大速度不可能超过 2πfR B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C.高频电源既能使用矩形波交变电流,又能使用正弦式交变电流 D. 不需要改变任何量, 这个装置也能用于加速 α 粒子(电荷量为质子的 2 倍, 质量为质子的 4 倍) 10、 (平行重点)如图所示,空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,电 场和磁场相互垂直.在电磁场区域中,有一个竖直放置的光滑绝缘圆环,环上套有一个带正 电的小球.O 点为圆环的圆心,a、b、c、d、e 为圆环上的五个点,a 点为最高点,c 点为最 低点,bOd 沿水平方向,e 为 ad 弧的中点.已知小球所受电场力与重力大小相等.现将小球 从环的顶端 a 点由静止释放,下列判断正确的是( CD ) A.小球能运动到 c 点,且此时所受洛伦兹力最大 B.小球能运动到 e 点,且此时所受洛伦兹力最小 C.小球从 a 点运动到 b 点,重力势能减小,电势能减小 D.小球从 b 点运动到 c 点,电势能增大,动能先增大后减小 10、 (英才)如图所示为一种质谱仪示意图,由加速电场、静电分析器 和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为 R,通道内均匀辐射电场在中心线处的 电场强度大小为 E,磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度大小为 B、方向垂 直纸面向外。一质量为 m、电荷量为 q 的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静 电分析器,由 P 点垂直边界进入磁分析器,最终打到胶片上的 Q 点。不计粒子重力。下列说 法正确的是( AD ) A.极板 M 比极板 N 电势高 U 静电分析器 加速电场 E B.加速电场的电压 U=ER C.直径 PQ ? 2B qmER D.若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一 点,则该群离子具有相同的比荷
M N 胶片 Q O P

· · · · ·B · · 磁分析器 · · · · · · ·

· · · · · · · 11、如图所示,质量为 m、带电荷量为+q 的粒子,从两平行电极板正中央垂直电场线和磁 感线以速度 v 飞入.已知两极间距为 d,磁感应强度为 B,这时粒子恰能沿直线穿过电场和 磁场区域.今将磁感应强度增大到某值,则粒子将落到极板上.已知粒子重力不计,则粒子 落到极板上时的动能为多少? 【解析】带电粒子做匀速直线运动时,有 q

U ? qvB,qU ? qvBd d

磁感应强度增大,则洛伦兹力增大,粒子向洛伦兹力方向偏转,当粒 子到达极板时,电场力做负功,则:

U 1 ? Ex ? mv 2 2 2 1 2 1 1 2 1 解得: Ex ? mv ? qU ? mv ? qvBd 2 2 2 2 ?q

12、 (平行重点)如图所示,一个带电的小球从 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, 同时还有垂直于纸面的匀强磁场, 小球从边界上的 a 点进入电场与磁场的复合场后,恰能做匀速圆周运动,并从边界上的 b 点穿出,已知 ab=L,求: (1)小球的带电性质及其电量与质量的比值. (2)该匀强磁场的磁感应强度 B 的大小和方向. (3)小球从 P 经 a 至 b 时,共需时间为多少? 【解析】 (1)带电粒子在复合场中做匀速圆周运动,则洛仑兹力提供 做圆周运动的向心力,由重力和电场力平衡,电场力方向向上,电场 方向向下,则为负电荷(1 分)

m g ? Eq ,
m v2 R

比荷

q g ? m E

(2)粒子由 a 到 b 运动半周,根据左手定则可知磁场方向为垂直纸面向外 由 qvB ?

mgh ?

1 m? 2 2
2m 2 gh 2E 2 gh ? qL gL

L ? 2R

联立可得 B ?

(3)粒子由 P 到 a 所需时间为:由 h ?

1 2 2h gt 1 得: t1 ? 2 g

粒子由 a 到 b 绕行圆周的一半,则所需时间为: t 2 ?

?m
qB

?

?L
2 2 gh

小球从 P 经 a 到 b 时,共需时间为: t ?

2h ?m ? ? g qB

2h ?L ? g 2 2 gh

12、 (英才)如图所示,在地面附近,坐标系 xoy 在竖直平面内,空间有沿水平方向垂直于 纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B,在 x<0 的区域内还有沿 X 轴负向的匀强电场,场 0 强大小为 E。一个带正电油滴经图中 x 轴上的 M 点,沿着与水平方向成α =30 角斜向下做 直线运动, 进入 x>0 的区域。 要使油滴进入 x>0 的区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动。 需在 x>0 的区域内加一个匀强电场, 若带电油滴做圆周运动通过 x 轴上的 N 点, MO=NO。 且 求: ①油滴的运动速度的大小? ②在 x>0 的区域内所加的电场强度的大小和方向? ③油滴从 x 轴上的 M 点到达 x 轴上的 N 点所用的时间? 【解析】(1)带电粒子做直线运动时的受力情况如图所示: 由 受 力 图 得 : qE ? mg tan30 ② ①②式联立得: v ?

0



mg ? qvBcos300
qE

qvB

2E B
mg

(2)要使油滴进入 x>0 的区域内做做匀速圆周运动,则带电油滴所受电场力应与所受重力 相平衡。有: qE' ? mg (3)由已知条件 MO=NO 可知: 由①③两式得 E ? 3E


?ONP ? ? ? 300
则: ?O ’PN ? 300

又: ?ONP ? ? ? 300

?MO‘ P ? 600

故:P 点速度方向与 PN 成 60 角,N 点速度也与 PN 成 60 角。即 N 点速度与 X 轴垂直,O 为 带电油滴做圆周运动的圆心。 半径 R ?

0

0



mv 2 3E 2 ? qB gB2

带电油滴做直线运动的时间: t1 ?

MP R 3E ? ? 0 v gB v tan30

带电油滴做圆周运动的时间: t 2 ?

T 2 3?E ? 3 3gB

则带电油滴从 M 点到 N 点所用的时间为 t ? t1 ? t 2 ?

(9 ? 2 3? ) E 3gB

O” α

P



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