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2023
年高
物理
上学
同步
测试
第十六
旧人
2023—2023学年度上学期单元测试
高二物理试题【原人教】
命题范围:第十六章
全卷总分值100分,用时90分钟
第一卷〔共40分〕
一、选择题〔本大题共10小题,每题4分,共40分。在每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。全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分〕
1.如以下图,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,假设粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,那么该粒子的比荷和所带电荷的正负是 〔 〕
x
y
v
O
B
A.,正电荷
B.,正电荷
C.,负电荷
D.,负电荷
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.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.磁场方向垂直纸面向里.以下四个图中,能正确表示两粒子运动轨迹的是 〔 〕
A. B. C. D.
甲
乙
甲
乙
甲
乙
甲
乙
v
3.三种粒子〔均不计重力〕:质子、氘核和a粒子由静止开始在同一匀强电场中加速后,从同一位置沿水平方向射入图中虚线框内区域,虚线框内区域加有匀强电场或匀强磁场,以下对带电粒子进入框内区域后运动情况分析正确的选项是 〔 〕
A.区域内加竖直向下方向的匀强电场时,三种带电粒子均可别离
B.区域内加竖直向上方向的匀强电场时,三种带电粒子不能完全别离
C.区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时,三种带电粒子均可以别离
D.区域内加垂直纸面向里的匀强磁场时,三种带电粒子不能完全别离
4.在如以下图的匀强电场〔场强为E〕和匀强磁场〔磁感应强
B
E
Ⅰ
Ⅱ
度为B〕共存的场区,一电子沿垂直电场线和磁感线方向以
速度v0射入场区,那么 〔 〕
A.假设v0>E/B,电子沿轨迹Ⅰ运动,射出场区时,速度v>v0
B.假设v0>E/B,电子沿轨迹Ⅱ运动,射出场区时,速度v<v0
C.假设v0<E/B,电子沿轨迹Ⅰ运动,射出场区时,速度v>v0
D.假设v0<E/B,电子沿轨迹Ⅱ运动,射出场区时,速度v<v0
O
5.如以下图圆形区域内,有垂直于纸面方向的匀强磁场,一束质
量和电荷量都相同的带电粒子,以不同的速率,沿着相同的方
向,对准圆心O射入匀强磁场,又都从该磁场中射出,这些
粒子在磁场中的运动时间有的较长,有的较短,假设带电粒子
在磁场中只受磁场力的作用,那么在磁场中运动时间较长的带
电粒子 〔 〕
A.速率一定越小 B.速率一定越小
C.在磁场中通过的路程越长 D.在磁场中的周期一定越大
a
b
6.如以下图,一个带电粒子,在磁感应强度B=0.8 T的匀强
磁场中运动,其速度方向与磁场方向垂直,从a到b所需
时间为2×10-4 s,从b到a所需时间为1×10-3 s,a、b
两点距离为0.3 m,粒子带电量为3×10-8 C,那么该粒子的
动量大小为 〔 〕
A.7.2×10-9 kg·m/s B.1.44×10-8 kg·m/s
C.3.6×10-9 kg·m/s D.条件缺乏,无法确定
7.如以下图,在真空中一个光滑的绝缘的水平面上,有直径相同的两个金属球A、C.质量mA=0.01 kg,mC=0.005 kg.静止在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中的C球带正电,电量qC=1×10-2 C.在磁场外的不带电的A球以速度v0=20 m/s进入磁场中与C球发生正碰后,C球对水平面压力恰好为零,那么碰后A球的速度为 〔 〕
A.10 m/s
v0
A
C
B.5 m/s
C.15 m/s
D.-20 m/s
A
O
8.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如以下图,假设小球运动到A点时,由于某种原因,绳子突然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情况,以下说法错误的选项是 〔 〕
A.小球仍做逆时针匀速圆周运动,半径不变
B.小球仍做逆时针匀速圆周运动,但半径减小
C.小球做顺时针匀速圆周运动,半径不变
D.小球做顺时针匀速圆周运动,半径减小
9.如以下图,PQ是匀强磁场中的一片薄金属片,其平面与磁场方向平行,一个带电粒子从某点以与PQ垂直的速度v射出,动能是E,射出后带电粒子的运动轨迹如以下图.今测得它在金属片两边的轨迹半径之比为10∶9,假设在穿越板的过程中粒子受到的阻力大小及电量恒定,那么 〔 〕
Q
P
B
A.带电粒子一定带正电
B.带电粒子每穿过一次金属片,速度减小了
C.带电粒子每穿过一次金属片,动能减少了0.19E
D.带电粒子穿过5次后陷在金属片里
d
a
b
c
B
E
v0
10.如以下图,在长方形abcd区域内有正交的电磁场,ab=bc/2=L,
一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入,恰沿直
线从bc边的中点P射出,假设撤去磁场,那么粒子从C点射出;
假设撤去电场,那么粒子将〔重力不计〕 〔 〕
A.从b点射出
B.从b、P间某点射出
C.从a点射出
D.从a、b间某点射出
第二卷〔共60分〕
二、此题共2题,共17分.将正确答案填在题中横线上或按要求作答.
x
y
z
O
+
阴极
电子束
狭缝
荧光屏
阳极
11.〔6分〕图是电子射线管示意图.接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下〔z轴负方向〕偏转,在以下措施中可采用的是 〔 〕
A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向
B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向
C.加一电场,电场方向沿z轴负方向
D.加一电场,电场方向沿y轴正方向
12.〔11分〕实验室里可以用图11-11甲所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度.方法如图乙所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度〔即正北方向〕,将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的磁场方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度.假设地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,那么只需读出_________________________________________,磁感应强度的表达式为B=_____________.
甲
乙
N
S
北
S
N
B
Bx
θ
1
三、此题共3题,43分.解容许写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.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.
13.〔13分〕匀强磁场分布在半径为R的圆内,磁感应强度为B,质量为m、电量为q的带电粒子由静止开始经加速电场加速后,沿着与直径CD平行且相距0.6R的直线从A点进入磁场,如以下图.假设带电粒子在磁场中运动的时间是.求加速电场的加速电压.
R
A
C
D
B
x
y
v0
O
14.〔14分〕在xOy平面内有许多电子〔质量为m,电荷量为e〕从坐标原点O不断以相同大小的速度v0沿不同的方向射入第一象限,如以下图.现加上一个垂直于xOy平面的磁感应强度为B的匀强磁场,要求这些电子穿过该磁场后都能平行于x轴向x轴正方向运动,试求出符合条件的磁场的最小面积.
15.〔16分〕质量为m,带电量为q的液滴以速度v沿与水平成45°角斜向上进入正交的匀强电场和匀强磁场叠加区域,电场强度方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,如以下图.液滴带正电荷,在重力、电场力及磁场力共同作用下在场区做匀速直线运动.试求:
〔1〕电场强度E和磁感应强度B各多大?
〔2〕当液滴运动到某一点A时,电场方向突然变为竖直向上,大小不改变,不考虑因电场变化而产生的磁场的影响,此时液滴加速度多少?说明此后液滴的运动情况.
B
E
A
v
参考答案
一、选择题
1.C 粒子能穿过y轴到达x轴,据左手定那么知其必带负电.粒子到x轴的最大距离为R〔1+sin30°〕=a,R=2a/3,根据可得比荷等于.
2.A 两个粒子在磁场中都做逆时针的圆周运动,根据半径公式可知选项A正确.
3.BD 加匀强磁场,粒子半径,质子可以被别离,氘核和a粒子不能别离;加电场时侧移只与电荷量有关,故质子和氘核不能别离。
4.BC 当电场力大于洛伦兹力时,电场力做正功,速度增大,反之速度减小。
5.AB 运动时间与速度偏向角成正比,而粒子速度越小,速度偏向角越大,运动时间越长;
6.A 由粒子通过ab的时间之比可知粒子圆周运动优弧和劣弧对应的圆心角之比为1:2,故可得圆心分别为120°和240°,结合ab的弦长可得半径进而可得粒子动量。
7.A 由C对地的压力为零可知C球速度,由动量守恒定律可得碰后A的速度。
8.B 绳子断开后,假设小球仍做逆时针匀速圆周运动,小球所受向心力可能减小,也可能不变,但不能不可能增大,所以B错;假设小球做顺时针匀速运动那么向心力可能增大,可能减小,也可能不变。
9.ACD 由粒子运动的运动方向可知粒子带正电,由半径比可知速度变化及能量变化。
10.C 由粒子作直线运动可知qvB=qE;撤去磁场粒子从C点射出可知qE=ma ,at=2v0,,v0t=L,所以撤除电场后粒子运动的半径。
二、实验题
11.B 当加一沿y轴正方向的磁场时,电子会受到沿z轴的洛仑兹力而向下偏转;如果加的是电场,其方向必须有向上〔+z轴方向〕的分量.
12.罗盘上小磁针N极的偏转角θ,Bxtanθ.
三、计算题
13.由 ,得
, T=2πm/Bq,t=πm/2qB=1/4T
粒子从A点进入磁场,从E点射出,如图答图11-1所示,O为磁场圆的圆心
设∠AOC=θ,sinθ=0.6,粒子做圆周运动的圆心是O′,那么半径为O′A=r,O′A⊥CD,∠COO′=45°.
R/sin45°=r/sin〔45°+θ〕.r=R〔sinθ+cosθ〕=1.4R.
qU=mv2/2=p2/2m,U=p2/2mq=0.98qB2R2/m.
x
y
v
n
O
O
n
R
R
b
P
〔
x
,
y
〕
a
14.所有电子在所求的匀强磁场中均做匀速圆周运动,
由,得半径为.
设与x轴成α角入射的电子从坐标为〔x,y〕的
P点射出磁场,那么有x2+〔R–y〕2=R2 ①
①式即为电子离开磁场的边界b,
当α=90°时,电子的运动轨迹为磁场的上边界a,
其表达式为〔R–x〕2+y2=R2 ②
由①②式所确定的面积就是磁场的最小范围,