一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))1有一個帶電荷量為q、重為G的小球，從豎直的帶電平行板上方h處自由落下，兩極板間勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示，則帶電小球通過有電場和磁場的空間時()A一定做曲線運(yùn)動B不可能做曲線運(yùn)動C有可能做勻速運(yùn)動D有可能做勻加速直線運(yùn)動解析：帶電小球在重力場、電場和磁場中運(yùn)動，所受重力、電場力是恒力，但受到的洛倫茲力是隨速度的變化而變化的變力，因此小球不可能處于平衡狀態(tài)，也不可能在電、磁場中運(yùn)動時做勻變速運(yùn)動答案：A2如圖所示，虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正電小球(電量為q，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的是()解析：帶電小球進(jìn)入復(fù)合場時受力情況：A項(xiàng)，B項(xiàng)，C項(xiàng)，D項(xiàng).其中只有C、D兩種情況下合外力可能為零，所以有可能沿直線通過復(fù)合場區(qū)域，A項(xiàng)中力qvB隨速度v的增大而增大，所以三力的合力不會總保持在豎直方向，合力與速度方向?qū)a(chǎn)生夾角，做曲線運(yùn)動，所以A錯答案：CD3導(dǎo)電是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動，這些可以移動的電荷又叫載流子，例如金屬導(dǎo)體中的載流子是自由電子，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分成兩大類，一類是n型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類是p型半導(dǎo)體，它的載流子是“空穴”；相當(dāng)于帶正電的粒子，p型半導(dǎo)體導(dǎo)電，相當(dāng)于帶正電粒子做定向移動，如果把某種材料制成的長方體放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向如圖所示，且與前后側(cè)面垂直，長方體中通有水平向右的電流，測得長方體的上、下表面M、N電勢分別是M和N，則有()A如果是p型半導(dǎo)體，有M<NB如果是n型半導(dǎo)體，有M>NC如果是p型半導(dǎo)體，有M>ND如果是金屬導(dǎo)體，有M>N解析：根據(jù)左手定則，“空穴”載流子受洛倫茲力向下，偏向N表面，即N表面帶正電，N>M；N型半導(dǎo)體和金屬導(dǎo)體，電子受洛倫茲力向下，偏向N表面，即N表面帶負(fù)電，M>N，故選A、B、D.答案：ABD4.如圖為一“濾速器”裝置的示意圖a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場，使所選電子仍能夠沿水平直線OO運(yùn)動，由O射出不計(jì)重力作用可能達(dá)到上述目的的辦法是()A使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里B使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里C使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外D使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外解析：要使電子沿直線OO射出，則電子必做勻速直線運(yùn)動，電子受力平衡在該場區(qū)，電子受到電場力和洛倫茲力，要使二力平衡，則二力方向?yàn)樨Q直向上和豎直向下A選項(xiàng)電子所受電場力豎直向上，由左手定則判斷洛倫茲力豎直向下，滿足受力平衡同理，D選項(xiàng)也滿足受力平衡所以A、D選項(xiàng)正確答案：AD5(2011年青島模擬)環(huán)形對撞機(jī)是研究高能離子的重要裝置，如下圖所示正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.(兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動，從而在碰撞區(qū)迎面相撞)為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的是()A對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小C對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動的周期越小D對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動的周期都不變解析：在加速器中qUmv2，在環(huán)狀空腔內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的半徑r，即r ，所以在半徑不變的條件下越大，B越小，選項(xiàng)B正確；粒子在空腔內(nèi)的周期T，故加速電壓越大，粒子的速率v越大，其周期越小，選項(xiàng)C正確答案：BC6有一混合正離子束先后通過正交電磁場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如圖所示，如果這束正離子流在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑r相同，則它們一定具有相同的()速度；質(zhì)量；電荷量；比荷A BC D解析：在區(qū)域，運(yùn)動的正離子受到豎直向下的電場力和豎直向上的洛倫茲力，且EqBqv，離子以速度vE/B勻速穿過區(qū)域.進(jìn)入?yún)^(qū)域，離子做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑r，因經(jīng)區(qū)域的選擇v相同，當(dāng)v相同時，必有q/m相同答案：C7.如圖所示，一帶負(fù)電的滑塊從粗糙斜面的頂端滑至底端時的速率為v，若加一個垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，當(dāng)滑塊沿斜面滑至底端，則滑至底端時的速率()A變大 B變小C不變 D條件不足，無法判斷解析：由左手定則判斷帶負(fù)電的滑塊沿斜面下滑時所受洛倫茲力方向垂直斜面向下，所以使滑塊與斜面之間的彈力增大，滑動摩擦力增大，從頂端滑到底端過程中克服摩擦力做功增多，根據(jù)動能定理，滑到底端時的動能小于無磁場時到底端的動能，速率變小答案：B8.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交變電流源兩極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖所示設(shè)D形盒半徑為R.若用回旋加速器加速質(zhì)子時，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交變電壓頻率為f.則下列說法正確的是()A質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2fRB質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)C只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速粒子解析：由回旋加速器的特點(diǎn)可知，粒子進(jìn)入電場時必須要加速，變化電場的周期與帶電粒子做圓周運(yùn)動的周期要相同，所以質(zhì)子被加速后的最大速度vR2fR，A正確；帶電粒子在D形盒中做圓周運(yùn)動的最大半徑為R，由帶電粒子做圓周運(yùn)動的半徑公式R可得，最大速度v，由此式可知質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)，B正確；粒子的比荷與質(zhì)子的比荷不同，不改變B與f，不能用來加速粒子，D不正確；由相對論知識可知，質(zhì)子的質(zhì)量隨速度增大而增大，所以質(zhì)子的速度不能被加速到任意值，所以C不正確答案：AB9(2009年高考廣東卷)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度分別為B和E，平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場下列表述正確的是()A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小解析：由加速電場可見粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，選項(xiàng)B正確；經(jīng)過速度選擇器時滿足qEqvB，可知能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B，選項(xiàng)C對；帶電粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動則有R，可見當(dāng)v相同時，R，所以可以用來區(qū)分同位素，且R越大，比荷就越大，選項(xiàng)A對D錯誤答案：ABC10一重力不計(jì)的帶電粒子以初速度v0(v0<)先后穿過寬度相同且緊鄰在一起的有明顯邊界的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B，如圖甲所示，電場和磁場對粒子總共做功W1；若把電場和磁場正交疊加，如圖乙所示，粒子仍以v0的初速度穿過疊加場區(qū)，電場和磁場對粒子總共做功W2，比較W1、W2的大小()A一定是W1W2B一定是W1>W2C一定是W1<W2D可能是W1>W2，也可能是W1<W2解析：依題意知，帶電粒子第二次穿過疊加場時洛倫茲力Bqv0<Eq，二力的方向相反，所以沿電場方向偏移的距離比第一次只受電場力時偏移的距離要小，則電場力做功W2小于第一次做功W1，所以B正確答案：B二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11(15分)(2010年高考福建理綜卷)如圖所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場垂直的方向，立即進(jìn)入場強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在照相底片D上已知同位素離子的電荷量為q(q>0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場，照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L，忽略重力的影響(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)解析：(1)能從速度選擇器射出的離子滿足qE0qv0B0v0(2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場E后做類平拋運(yùn)動，則xv0tLat2由牛頓第二定律得qEma由解得x 答案：(1)(2)x 12(15分)(綜合提升)如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球用長為l的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，處于垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場中將小球拉至懸線與豎直方向成角，由靜止釋放，小球運(yùn)動到最低點(diǎn)A時，懸線斷開，小球?qū)λ矫娴膲毫η『脼榱阈∏蜓毓饣矫嫦蜃筮\(yùn)動進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，且做勻速直線運(yùn)動求：(1)小球所帶電荷的電性；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1為多大？(3)電場強(qiáng)度E等于多少？解析：(1)根據(jù)小球在A點(diǎn)對水平面的壓力恰好為零，此時洛倫茲力方向向上，所以小球帶負(fù)電(2)小球由靜止運(yùn)動到最低點(diǎn)A的過程中，機(jī)械能守恒，故有：mgl(1cos )mv2在A點(diǎn)：mgqvB1解得B1.(3)小球在復(fù)合場中做勻速直線運(yùn)動，則有mgqEqvB2解式得EB2.答案：(1)負(fù)電(2)(3)B2- 7 -用心 愛心 專心