2017年度高考物理快速命中考點2

1、2014高考物理快速命中考點2 (45分鐘100分)一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分。多選題已在題號后標出)1.如圖所示,從離子源發(fā)射出的正離子,經加速電壓U加速后進入相互垂直的電場(E方向豎直向上)和磁場(B方向垂直紙面向外)中,發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉。要使此離子沿直線通過電磁場,需要()A.增加E,減小BB.增加E,減小UC.適當增加UD.適當減小B2.如圖所示,界面PQ與水平地面之間有一個正交的勻強磁場B和勻強電場E,在PQ上方有一個帶正電的小球A自O靜止開始下落,穿過電場和磁場到達地面。設空氣阻力不計,下列說法中正確的是()A.在復合場中,小球做勻變速曲線運動B.在復合場中,

2、小球下落過程中的電勢能增大C.小球從靜止開始下落到水平地面時的動能等于其電勢能和重力勢能的減少量總和D.若其他條件不變,僅增大磁感應強度,小球從原來位置下落到水平地面時的動能不變3.質譜儀是測帶電粒子質量和分析同位素的一種儀器,如圖所示。它的工作原理是帶電粒子(不計重力)經同一電場加速后,垂直進入同一勻強磁場做圓周運動,然后利用相關規(guī)律計算出帶電粒子質量。圖中虛線為某粒子運動軌跡,由圖可知()A.此粒子帶負電B.下極板S2比上極板S1電勢高C.若只增大加速電壓U,則半徑r變大D.若只增大入射粒子的質量,則半徑r變小4.環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置,如圖所示,比荷相等的正、負離子由靜止都經

3、過電壓為U的直線加速器加速后,沿圓環(huán)切線方向同時注入對撞機的高真空環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B。正、負離子在環(huán)狀空腔內只受洛倫茲力作用而沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動,然后在碰撞區(qū)迎面相撞,不考慮相對論效應,下列說法正確的是()A.所加的勻強磁場的方向應垂直圓環(huán)平面向外B.若加速電壓一定,離子的比荷越大,磁感應強度B越小C.磁感應強度B一定時,比荷相同的離子加速后,質量大的離子動能小D.對于給定的正、負離子,加速電壓U越大,離子在環(huán)狀空腔磁場中的運動時間越長5.(多選)在半導體離子注入工藝中,初速度可忽略的磷離子P+和P3+,經電壓為U的電場加速后,

4、垂直進入磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(qū)域,如圖所示。已知離子P+在磁場中轉過=30°后從磁場右邊界射出。在電場和磁場中運動時,離子P+和P3+()A.在電場中的加速度之比為11B.在磁場中運動的半徑之比為1C.在磁場中轉過的角度之比為12D.離開電場區(qū)域時的動能之比為136.一個帶負電荷q,質量為m的小球,從光滑絕緣的斜面軌道的A點由靜止下滑,小球恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B而做圓周運動?，F(xiàn)在豎直方向加上如圖所示的勻強電場,若仍從A點由靜止釋放該小球,則()A.小球不能過B點B.小球仍恰好能過B點C.小球能過B點,且在B點與軌道之間壓力不為0

5、D.以上說法都不對7.(多選)質量為m,帶電量為q的小物塊,從傾角為的光滑絕緣斜面上由靜止下滑,整個斜面置于方向水平向里的勻強磁場中,磁感應強度為B,如圖所示。若帶電小物塊下滑后某時刻對斜面的作用力恰好為零,下面說法中正確的是()A.小物塊一定帶正電荷B.小物塊在斜面上運動時做勻加速直線運動C.小物塊在斜面上運動時做加速度增大,而速度也增大的變加速直線運動D.小物塊在斜面上下滑過程中,當小物塊對斜面壓力為零時的速率為8.(多選)在地面附近的空間中有水平方向的勻強電場和勻強磁場,已知磁場的方向垂直紙面向里,一個帶電油滴沿著一條與豎直方向成角的直線MN運動,如圖所示。由此可判斷下列說法正確的是()

6、A.如果油滴帶正電,則油滴從M點運動到N點B.如果油滴帶正電,則油滴從N點運動到M點C.如果電場方向水平向右,則油滴從N點運動到M點D.如果電場方向水平向左,則油滴從N點運動到M點二、計算題(本大題共2小題,共36分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9.(16分)在地面附近的真空中,存在著豎直向上的勻強電場和垂直電場方向水平向里的勻強磁場,如圖甲所示。磁場的磁感應強度B隨時間t的變化情況如圖乙所示。該區(qū)域中有一條水平直線MN,D是MN上的一點。在t=0時刻,有一個質量為m、電荷量為+q的小球(可看作質點),從M點開始沿著水平直線以速度v0做勻速直線運動,t0時刻恰好到達N點。經觀測發(fā)現(xiàn),小球在t=2t0

7、至t=3t0時間內的某一時刻,又豎直向下經過直線MN上的D點,并且以后小球多次水平向右或豎直向下經過D點。求:(1)電場強度E的大小。(2)小球從M點開始運動到第二次經過D點所用的時間。(3)小球運動的周期,并畫出運動軌跡(只畫一個周期)。10.如圖所示,在xOy平面內,第象限內的虛線OM是電場與磁場的邊界,OM與y軸負方向成45°角。在x<0且OM的左側空間存在著沿x軸負方向的勻強電場E,場強大小為0.32N/C,在y<0且OM的右側空間存在著垂直紙面向里的勻強磁場B,磁感應強度大小為0.10T,不計重力的帶負電的微粒,從坐標原點O沿y軸負方向以v0=2.0×

8、103m/s的初速度進入磁場,已知微粒的帶電荷量為q=5.0×10-18C,質量為m=1.0×10-24kg,求:(1)帶電微粒第一次經過磁場邊界點的位置坐標;(2)帶電微粒在磁場區(qū)域運動的總時間;(3)帶電微粒最終離開電、磁場區(qū)域點的位置坐標。(保留兩位有效數字)B組(45分鐘100分)一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分。多選題已在題號后標出)1.一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉,則()A.此空間一定不存在磁場B.此空間一定不存在電場C.此空間可能只有勻強磁場,方向與電子速度垂直D.此空間可能同時有電場和磁場2.利用如圖所示的方法可以測得金屬導體中單位體積內

9、的自由電子數n,現(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的金屬導體的寬為b,厚為d,并加有與側面垂直的勻強磁場B,當通以圖示方向電流I時,在導體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e,則下列判斷正確的是()A.上表面電勢高B.下表面電勢高C.該導體單位體積內的自由電子數為D.該導體單位體積內的自由電子數為3.如圖所示為阿爾法磁譜儀的內部結構示意圖,它曾由航天飛機攜帶升空,安裝在阿爾法空間站中,用來探測宇宙射線。現(xiàn)假設一束由兩種不同粒子組成的宇宙射線,恰好沿直線OO通過正交的電場和磁場區(qū)域后進入勻強磁場B2,形成兩條徑跡,則下列說法中正確的是()A.粒子1進入磁場B2的速度小于粒子2的速度B

10、.粒子1進入磁場B2的速度等于粒子2的速度C.粒子1的比荷等于粒子2的比荷D.粒子1的比荷小于粒子2的比荷4.(多選)如圖所示,豎直平面內的光滑絕緣軌道ABC,AB為傾斜直軌道,BC為圓形軌道,圓形軌道處在勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里。質量相同的甲、乙、丙三個絕緣小球,甲球帶正電、乙球帶負電、丙球不帶電?，F(xiàn)將三個小球從軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放,都恰好通過圓形軌道的最高點,則()A.經過最高點時,三個小球的速度應相等B.經過最高點時,甲球的速度應最小C.釋放的甲球位置比乙球高D.運動過程中三個小球的機械能均保持不變5.如圖所示,一個帶正電的物塊m,由靜止開始從斜面上A點下滑,滑到

11、水平面BC上的D點停下來。已知物塊與斜面及水平面間的動摩擦因數相同,且不計物塊經過B處時的機械能損失。先在ABC所在空間加豎直向下的勻強電場,第二次讓物塊m從A點由靜止開始下滑,結果物塊在水平面上的D點停下來。后又撤去電場,在ABC所在空間加水平向里的勻強磁場,再次讓物塊m從A點由靜止開始下滑,結果物塊沿斜面滑下并在水平面上的D點停下來。則以下說法中正確的是()A.D點一定在D點左側B.D點一定與D點重合C.D點一定在D點左側D.D點一定與D點重合6.(多選)如圖所示為一個質量為m、電荷量為+q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動,細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中,不計空氣阻力,現(xiàn)給

12、圓環(huán)一向右的初速度v0,在以后的運動過程中,圓環(huán)運動的速度圖像可能是圖中的()7.(多選)如圖所示的空間中存在著正交的勻強電場和勻強磁場,從A點沿AB、AC方向絕緣地拋出兩帶電小球,關于小球的運動情況,下列說法中正確的是()A.從AB、AC拋出的小球都可能做直線運動B.只有沿AB拋出的小球才可能做直線運動C.做直線運動的小球帶正電,而且一定是做勻速直線運動D.做直線運動的小球機械能守恒8.真空中存在豎直向上的勻強電場和水平方向的勻強磁場,一質量為m、帶電荷量為q的物體以速度v在豎直平面內做半徑為R的勻速圓周運動。假設t=0時刻,物體在運動軌跡的最低點且重力勢能為零,電勢能也為零,則下列說法錯誤

13、的是()A.物體帶正電且逆時針運動B.在物體運動的過程中,機械能守恒,且機械能E=mv2C.在物體運動的過程中,重力勢能隨時間變化的關系為Ep=mgR(1-cost)D.在物體運動的過程中,電勢能隨時間變化的關系為E電=mgR(cost-1)二、計算題(本大題共2小題,共36分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9.(18分)如圖所示,邊長為L的正方形PQMN(含邊界)區(qū)域內有垂直紙面向外的勻強磁場,左側有水平向右的勻強電場,場強大小為E,質量為m,電量為q的帶正電粒子(不計重力)從O點由靜止釋放,O、P、Q三點在同一水平線上,OP=L,帶電粒子恰好從M點離開磁場,求:(1)磁感應強度B的大小。(2)粒子

14、從O點到M點經歷的時間。10.(18分)離子擴束裝置由離子加速器、偏轉電場和偏轉磁場組成。偏轉電場由加了電壓的相距為d=0.1m的兩塊水平平行放置的導體板形成,如圖甲所示。大量帶負電的相同離子(其重力不計)由靜止開始,經加速電場加速后,連續(xù)不斷地沿平行于導體板的方向從兩板正中間射入偏轉電場。當偏轉電場兩板不帶電時,離子通過兩板之間的時間為3×10-3s,當在兩板間加如圖乙所示的電壓時,所有離子均能從兩板間通過,然后進入水平寬度有限、豎直寬度足夠大、磁感應強度為B=1T的勻強磁場中,最后通過勻強磁場打在豎直放置的熒光屏上。求:(1)離子在剛穿出偏轉電場兩板之間時的最大側向位移與最小側向

15、位移之比為多少?(2)要使側向位移最大的離子能垂直打在熒光屏上,偏轉磁場的水平寬度L為多大?答案解析A組1.【解析】選C。離子所受的電場力F=qE,洛倫茲力F洛=qvB,qU=mv2,離子向上偏轉,電場力大于洛倫茲力,故要使離子沿直線運動,可以適當增加U,增加速度,洛倫茲力增大,C正確;也可適當減小E或增大B,電場力減小或洛倫茲力增大,A、B、D錯誤。2.【解析】選C。小球剛進入電場、磁場區(qū)域,受力如圖,因此小球向右偏轉。由于洛倫茲力與速度有關,故小球所受的合力大小和方向均變化,故A錯;因電場力做正功,故小球的電勢能減少,B錯;由于洛倫茲力不做功,由能量守恒可知C對;當磁場變強,小球落地點的水

16、平位移增大,電勢能減小量增大,小球動能增大,D錯。3.【解析】選C。粒子從S3小孔進入磁場中,速度方向向下,粒子向左偏轉,由左手定則可知粒子帶正電。帶正電的粒子在S1和S2兩板間加速,則要求場強的方向向下,那么S1板的電勢高于S2板的電勢。粒子在電場中加速,由動能定理mv2=qU,在磁場中偏轉,則有r=,聯(lián)立兩式解得r=,由此式可以看出只增大U或只增大m時,粒子的軌道半徑都變大。4.【解析】選B。根據圖示可知,正離子做逆時針方向的勻速圓周運動,負離子做順時針方向的勻速圓周運動,磁場方向應垂直圓環(huán)平面向里,選項A錯誤;離子在加速電場中,qU=mv2,在環(huán)狀空腔中的圓周運動滿足qvB=m,則B=,

17、對于比荷相等的正、負離子,加速電壓一定,運動半徑一定,則離子比荷越大,所需磁場的磁感應強度越小,選項B正確;離子在磁場中的運動速度為v=,磁感應強度相同,半徑一定,比荷相同,正、負離子做圓周運動的速度相等,質量大的離子,其動能一定大,選項C錯誤;離子在環(huán)狀空腔磁場中的運動時間為t=,與加速電壓無關,選項D錯誤。5.【解題指南】解答本題可按以下思路進行:(1)正離子在電場中,由于電場力的作用做加速運動;(2)正離子在磁場中,洛倫茲力提供向心力,做圓周運動?！窘馕觥窟xB、C、D。磷離子P+和P3+的質量相等,在電場中所受的電場力之比為13,所以加速度之比為13,A項錯誤;離開電場區(qū)域時的動能之比為

18、13,初速度可忽略的磷離子P+和P3+,經電壓為U的電場加速后,由動能定理可得,離開電場區(qū)域時的動能之比為它們的帶電量之比,即13,D項正確;在磁場中做圓周運動時洛倫茲力提供向心力qvB=m,可得r=,=,B項正確;設P+在磁場中的運動半徑為R,由幾何知識可得磁場的寬度為R,而P3+的半徑為R,由幾何知識可得P3+在磁場中轉過的角度為60°,P+在磁場中轉過的角度為30°,所以磷離子P+和P3+在磁場中轉過的角度之比為12,C項正確。6.【解析】選B。小球從光滑絕緣的斜面軌道的A點由靜止下滑,恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B而做圓周運動,則mg=m,mg(h-2R)

19、=m;加勻強電場后仍從A點由靜止釋放該小球,則(mg-qE)(h-2R)=m,聯(lián)立解得mg-qE=m,滿足小球恰好能過B點的臨界條件,選項B正確。7.【解析】選B、D。小物塊沿斜面下滑對斜面作用力為零時受力分析如圖所示,小物塊受到重力mg和垂直于斜面向上的洛倫茲力F,故小物塊帶負電荷,A錯誤;小物塊在斜面上運動時合力等于mgsin保持不變,做勻加速直線運動,B正確,C錯誤;小物塊在斜面上下滑過程中,當小物塊對斜面壓力為零時有qvB=mgcos,則有v=,D正確。8.【解題指南】解答該題的思路:(1)先根據帶電油滴做直線運動,分析其做的是勻速直線運動。(2)再根據左手定則,利用假設法分析洛倫茲力

20、的方向,分析是否滿足合力為零,并確定電性。(3)最后確定電場的方向。【解析】選A、C。油滴在運動過程中受到重力、電場力及洛倫茲力的作用,因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直,大小隨速度的改變而改變,而電場力與重力的合力是恒力,所以油滴做勻速直線運動;又因電場力一定在水平方向上,故洛倫茲力的方向是斜向上方的,因而當油滴帶正電時,應該由M點向N點運動,故選項A正確,B錯誤。若電場方向水平向右,則油滴需帶負電,此時斜向右上方與MN垂直的洛倫茲力對應油滴從N點運動到M點,即選項C正確。同理,電場方向水平向左時,油滴需帶正電,油滴是從M點運動到N點的,故選項D錯誤。9.【解析】(1)小球從M點運動到N點時

21、,有:qE=mg解得:E= (2分)(2)小球從M點到達N點所用時間t1=t0 (1分)小球從N點經過個圓周,到達P點,所以t2=t0 (1分)(或t2=×=t0)小球從P點運動到D點的位移x=R= (2分)小球從P點運動到D點的時間t3= (2分)所以時間t=t1+t2+t3=2t0+ (4分)或t=(3+1),t=2t0(+1)。(3)小球運動一個周期的軌跡如圖所示。小球的運動周期為T=8t0(或T=)。 (4分)答案:(1)(2)2t0+(3)8t0運動軌跡見解析10.【解析】(1)帶電微粒從O點射入磁場,運動軌跡如圖。第一次經過磁場邊界上的A點由qv0B= (2分)得r=4&

22、#215;10-3m (2分)A點位置坐標(-4×10-3m,-4×10-3m) (1分)(2)帶電微粒在磁場中運動軌跡如(1)問圖,設帶電微粒在磁場中做圓周運動的周期為TT= (2分)則t=tOA+tAC=T+T (2分)代入數據解得:T=1.3×10-5s (1分)所以t=1.3×10-5s(3)微粒從C點沿y軸正方向進入電場,速度方向與電場力方向垂直,微粒做類平拋運動a= (2分)x=a=2r (2分)y=v0t1 (2分)代入數據解得:y=0.2my=y-2r=0.2m-2×4×10-3m=0.19 m(2分)離開電、磁場時的

23、點的位置坐標為(0,0.19m) (2分)答案:(1)(-4×10-3m,-4×10-3m)(2)1.3×10-5s(3)(0,0.19 m)【方法技巧】解決帶電粒子運動問題的方法數形思維法數形思維方法是解決帶電粒子運動問題的基本方法。帶電粒子在磁場中的圓周運動,關鍵是根據題中的“幾何約束”,挖掘隱含的幾何關系,求出軌跡半徑,要善于將物理問題劃歸為幾何問題,建立數形結合的思想。1.建立數形結合思想可以從“數、形、鏈”三個方面進行。(1)所謂“數”也就是物理量,可以是具體數據,也可以是符號;(2)所謂“形”,就是將題設物理情景以圖形的形式呈現(xiàn)出來;(3)所謂“鏈”,

24、也就是情景鏈接和條件關聯(lián)。情景鏈接就是將物理情景分解成若干個子過程,并將這些子過程由“數、形”有機地鏈接起來;條件關聯(lián)就是“數”間關聯(lián)或臨界條件關聯(lián)。2.“數、形、鏈”三位一體,三維建模,一般分為三步建立物理模型(1)分析和分解物理過程,確定不同過程的初、末狀態(tài),將狀態(tài)量與過程量對應起來;(2)畫出關聯(lián)整個物理過程的思維導圖,對于運動過程直接畫出運動草圖;(3)在草圖上標出物理過程和對應的物理量,建立情景鏈接和條件關聯(lián),完成情景模型。B組1.【解析】選D。當空間只有勻強磁場,且電子的運動方向與磁場方向垂直時,受洛倫茲力作用,會發(fā)生偏轉,C不正確。當空間既有電場又有磁場,且兩種場力相互平衡時,電

25、子不會發(fā)生偏轉,A、B不正確,D正確。2.【解析】選B。畫出平面圖如圖所示,由左手定則可知,自由電子向上表面偏轉,故下表面電勢高,故選項B正確,A錯誤;再根據e=evB,I=neSv=nebdv得n=,故選項C、D均錯誤。3.【解析】選B。兩種不同的宇宙射線粒子沿直線通過正交的電場和磁場區(qū)域(速度選擇器),說明兩種粒子的速度大小相等,都是v=,則選項B正確,而選項A錯誤;兩種粒子在同一磁場中的運動半徑不相等,且r2>r1,即·<·,因此,粒子1的比荷大于粒子2的比荷,選項C、D均錯誤。4.【解題指南】解答本題應注意以下三點:(1)三球的帶電情況不同,洛倫茲力的方

26、向不同。(2)三球都恰好過圓形軌道的最高點條件均是與圓軌道間的彈力為零。(3)洛倫茲力不做功,機械能守恒?！窘馕觥窟xC、D。設甲、乙、丙三個小球剛好經過軌道最高點的速度分別為v甲、v乙、v丙,由左手定則可知甲球經過最高點時受洛倫茲力豎直向下、乙球經過最高點時受洛倫茲力豎直向上,對三個小球經過軌道最高點的瞬間,據牛頓第二定律分別有F洛+mg=m(式)、mg-F洛=m(式)、mg=m(式)。由以上式可知v甲>v丙>v乙,則三個小球釋放位置的高度滿足h甲>h丙>h乙,由于三個小球運動過程中只有重力做功,則均保持機械能不變。由以上分析可知本題正確選項為C、D,選項A、B錯誤。5

27、.【解析】選B。僅在重力場中時,物塊由A點至D點的過程中,由動能定理得mgh-mgcoss1-mgs2=0,即h-coss1-s2=0,由題意知A點距水平面的高度h、物塊與斜面及水平面間的動摩擦因數、斜面傾角、斜面長度s1為定值,所以s2與重力的大小無關。而在ABC所在空間加豎直向下的勻強電場后,相當于把重力增大了,s2不變,D點一定與D點重合;在ABC所在空間加水平向里的勻強磁場后,洛倫茲力垂直于接觸面向上,正壓力變小,摩擦力變小,重力做的功不變,所以D點一定在D點右側,只有選項B正確。6.【解析】選A、D。由左手定則可判斷洛倫茲力方向向上,圓環(huán)受到豎直向下的重力、垂直桿的彈力及向左的摩擦力

28、,當洛倫茲力初始時刻小于重力時,彈力方向豎直向上,圓環(huán)向右減速運動,隨著速度減小,洛倫茲力減小,彈力越來越大,摩擦力越來越大,故做加速度增大的減速運動,直到速度為零而處于靜止狀態(tài),選項中沒有對應圖像;當洛倫茲力初始時刻等于重力時,彈力為零,摩擦力為零,故圓環(huán)做勻速直線運動,A正確;當洛倫茲力初始時刻大于重力時,彈力方向豎直向下,圓環(huán)做減速運動,速度減小,洛倫茲力減小,彈力減小,在彈力減小到零的過程中,摩擦力逐漸減小到零,故圓環(huán)做加速度逐漸減小的減速運動,摩擦力為零時,開始做勻速直線運動,D正確。7.【解析】選B、C。小球運動過程中受重力、電場力、洛倫茲力作用,注意小球做直線運動一定為勻速直線運

29、動;帶正電的小球沿AB拋出才可能做直線運動,做直線運動時電場力做正功,機械能增加,沿AC拋出的小球不可能做直線運動,B、C正確。8.【解析】選B。由于存在電勢能的變化,故機械能不守恒,B錯;題中物體所受的電場力與重力平衡,洛倫茲力提供其做勻速圓周運動所需的向心力,故知物體帶正電,洛倫茲力使其逆時針轉動,A對;重力勢能Ep=mgh=mgR(1-cost),C對;電勢能E電=-qEh=-mgh=-Ep,D對?！咀兪絺溥x】如圖所示,真空中有一勻強電場和水平面成一定角度斜向上,一個電荷量為Q=-5×10-6C的帶電質點固定于電場中的O點,在a點有一個質量為m=9×10-3kg、電荷量為q=2×10-8C的點電荷恰能處于靜止,a與O在同一水平面上,且相距為r=0.1m?，F(xiàn)用絕緣工具將q搬到與a在同一豎直平面上的b點,Oa=Ob且相互垂直,在此過程中外力至少做功為()A.1.8×10-2JB.9(+1)×10-3JC.9×10-3JD.9×10-3J【解析】選D。點電荷恰好在a點靜止,在該位置點電荷受力平衡,受力分析圖如圖