2019年人教版高中物理二轮复习专题测试练(四)含答案
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1、专题测试卷(四) 电场和磁场(时间:90 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。在每小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如图所示,7 根通电长直导线均匀分布在半圆上,各导线电流大小相等、方向均垂直纸面向里,另一通电长直导线 P 位于半圆的圆心处,电流方向垂直纸面向外。则导线 P 受到的安培力方向( )A向上 B向下C向左 D向右解析 同向电流相互吸引,反向电流相互排斥,直导线 P 与另外 7 根导线之间都是大小相等的斥力,由对称性可得直导线
2、 P 受到安培力的合力方向竖直向上,选项 A 正确,B、C、D 错误。答案 A2一电子仅在电场力作用下,沿直线由静止从 A 运动到 B,AB 间的电场强度与位移的关系如图所示,则下列叙述正确的是( )A电子做匀加速运动B电子做匀减速运动C电势能先增加后减小D动能先增加后减小解析 电子带负电,所受的电场力方向与电场强度方向相反。由图像知:由 AO 过程,电场强度沿x 方向,电场力与运动方向一致,O B 电场力与运动方向相反,所以电子的运动是先加速后减速,动能先增加后减小,由能量守恒定律可知其电势能先减小后增加,故 D 正确,A 、B 、C 错误。答案 D3如图甲所示,Q 1、Q 2 是两个固定的
3、点电荷,有带正电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度 v0沿两点电荷连线的中垂线从 a 点向上运动,其 vt 图像如图乙所示,下列说法正确的是( )A两点电荷一定都带负电,但电量不一定相等B试探电荷一直向上运动,直至运动到无穷远处Ct 1 时刻试探电荷所处位置电场强度为零Dt 2 时刻试探电荷的电势能最大,但加速度不为零解析 由图可知,粒子向上先做减速运动,再反向做加速运动,且向上过程加速度先增大后减小,说明粒子受电场力应向下,故说明粒子均应带负电,由于电场线只能沿竖直方向,故说明两粒子带等量负电荷,故 A、B 错误;根据等量同种点电荷的电场特点可知,在两个点电荷的连线的中垂线上,只有与连线的交
4、点处的电场强度才等于 0,故 C 错误;0t 2 时间内电场力一直做负功,故电势能一直增大,所以 t2 时刻试探电荷的电势能最大,但 t2 时刻 vt 图线的斜率不等于 0,所以加速度不为零,故 D 正确。答案 D4如图所示,某种带电粒子由静止开始经电压为 U1 的电场加速后,射入水平放置、电势差为 U2 的两块导体板间的匀强电场中,带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中,则粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两点间的距离 d 随着 U1 或U2 的变化情况为(不计重力,不考虑边缘效应)( )A仅增大 U1,d 将增大B仅增大 U1,d
5、将减小C仅增大 U2,d 将增大D仅增大 U2,d 将减小解析 对于加速过程,由动能定理得 qU1 mv ,解得 v0 ,带电粒子在电场中做类平抛运12 20 2qU1m动,可将射出电场的粒子速度 v 分解成初速度方向与加速度方向,设速度与水平方向夹角为 ,则有 cos ;带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,设运动轨迹对应的半径为 R,由几何关系可得,半径与直线v0vMN 夹角正好等于 ,则有 cos ,所以 d ,又因为半径 R ,则 d ,故 dd2R 2v0Rv mvqB 2mv0qB 2B 2mU1q随 U1 变化,d 与 U2 无关,仅增大 U1,d 将增大,故选项 A 正确,B、C 、
6、D 错误。答案 A5(多选) 如图所示,MPQO 为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为 E,ACB 为光滑固定的半圆形轨道,圆轨道半径为 R,AB 为圆水平直径的两个端点,AC 为 圆弧。一个质量为 m,电荷量为q 的14带电小球,从 A 点正上方高为 H 处由静止释放,并从 A 点沿切线进入半圆轨道,不计空气阻力及一切能量损失,关于带电粒子的运动情况,下列说法正确的是( )A小球一定能从 B 点离开轨道B小球在 AC 部分可能做匀速圆周运动C若小球能从 B 点离开,上升的高度一定小于 HD小球到达 C 点的速度可能为零解析 由于题中没有给出 H 与 R、E 的关系,所以小球不一定能从 B
7、点离开轨道,故选项 A 错误;若重力大小等于电场力,小球在 AC 部分做匀速圆周运动,故选项 B 正确;由于小球在 AC 部分运动时电场力做负功,所以若小球能从 B 点离开,上升的高度一定小于 H,故选项 C 正确;若小球到达 C 点的速度为零,则电场力大于重力,则小球不可能沿半圆轨道运动,所以小球到达 C 点的速度不可能为零,故选项 D 错误。答案 BC6如图所示,一种射线管由平行金属板 A、B 和平行于金属板的细管 C 组成。放射源 O 在 A 极板左端,可以向各个方向发射不同速度、质量为 m、电荷量为 e 的电子。若极板长为 L,间距为 d,当 A、B板加上电压 U 时,只有某一速度的电
8、子能从细管 C 水平射出,细管 C 离两板等距。则从放射源 O 发射出的电子的这一速度为( )A. B. Ld eUm Ld eU2mC. D. 1d eU(d2 L2)m 1d eU(d2 L2)2m解析 将从细管 C 水平射出的电子逆过来看,是类平抛运动,则水平方向上有 Lv 0t,竖直方向上有 at2,a ,联立解得 v0 ,而 v 2a ,所以 vy ,v ,故 Cd2 12 eUmd LdeUm 2y d2 2ad2 eUm 1d eU(d2 L2)m正确,A、B、D 错误。答案 C7某区域的电场线分布如图所示,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的 O 点由静止开始在电场
9、力作用下运动到 A 点。取 O 点为坐标原点,沿直线向右为 x 轴正方向,粒子的重力忽略不计。在 O 到 A 运动过程中,下列关于粒子运动速度 v 和加速度 a 随时间 t 的变化、粒子的动能 Ek 和运动径迹上电势 随位移 x 的变化图线可能正确的是( )解析 由电场线分布可知,从 O 到 A 场强先减小后增大,由牛顿第二定律知 a ,故加速度也是qEm先减小后增大,B 项正确;由 v t 图像斜率的意义,知 A 项错;由 x 图像切线的斜率 k E 知,Cx项错误;由 EkqEx 知,D 图中图像的斜率也应先减小后增大, D 项错。答案 B8如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图,在大导
10、体板 MN 上铺一薄层中药材,针状电极 O和平板电极 MN 接高压直流电源,其间产生较强的电场。水分子是极性分子,可以看成棒状带电体,一端带正电,另一端带等量负电;水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去,在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥,图中虚线 ABCD 是某一水分子从 A 处由静止开始的运动轨迹。下列说法正确的是( )AA 处的电场强度大于 D 处BB 处的电势高于 C 处C水分子做匀变速运动D水分子由 A 运动到 C 的过程中电势能减少解析 根据电场线的疏密表示电场强度的大小可知,A 处的电场强度小于 D 处,选项 A 错误;根据沿着电场线方向电势降低可知,B 处的电势低
11、于 C 处,选项 B 错误;由于电场是非匀强电场,所以水分子做非匀变速运动,选项 C 错误;水分子由 A 运动到 C 的过程中,电场力做正功,电势能减少,选项 D正确。答案 D9(多选) 如图为回旋加速器的示意图。其核心部分是两个 D 形金属盒,置于磁感应强度大小恒定的匀强磁场中,并与调频交流电源相连。带电粒子在 D 形盒中心附近由静止释放,忽略带电粒子在电场中的加速时间,不考虑相对论效应。欲使粒子在 D 形盒内运动的时间增大为原来的 2 倍,下列措施可行的是( )A仅将磁感应强度变为原来的 2 倍B仅将交流电源的电压变为原来的 1/2C仅将 D 形盒的半径变为原来的 倍2D仅将交流电源的周期
12、变为原来的 2 倍解析 带电粒子在 D 形盒中的运动周期为 T ,设粒子在电场中的加速次数为 n,由动能定理得2mqBnqU mv ,粒子在 D 形盒中运动的最大半径,即 D 形盒的半径 R ,由以上三式可得,粒子在 D12 2m mvmqB形盒中运动的时间 tn ,由此可得 B、C 正确。回旋加速器工作时,交变电压周期与粒子运动T2 BR22U周期应相等,若仅将交流电源周期变为原来 2 倍,或仅将磁感应强度变为原来的 2 倍(即周期 T 变为原来的 ),则不能进行正常回旋,故 A、D 错误。12答案 BC10(多选) 如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原
13、点 O和 y 轴上的点 a(0,L )。一质量为 m、电荷量为 e 的电子从 a 点以初速度 v0 平行于 x 轴正方向射入磁场,并从 x 轴上的 b 点射出磁场,此时速度方向与 x 轴正方向的夹角为 60。下列说法中正确的是( )A电子在磁场中运动的时间为 Lv0B电子在磁场中运动的时间为2 L3v0C磁场区域的圆心坐标为 (3L2, L2)D电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为 (0,2L)解析 设电子的轨迹半径为 R,由几何知识得 Rsin 30 RL ,得 R2L ,故电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0,L ),电子在磁场中运动时间 t ,而 T ,所以 t ,A 、D 错误,B 正
14、确;T6 2Rv0 2L3v0设磁场区域的圆心坐标为(x,y) ,其中 x Rcos 30 L,y ,故磁场圆心坐标为 ,C 正确。12 32 L2 ( 32L,12L)答案 BC二、非选择题(本题共 6 小题,共 60 分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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。)11(8 分) 如图为一测定带电粒子比荷的装置。某粒子源均匀地向外放射出速度一定的带正电粒子,粒子速度方向与水平方向成 30角,现让粒子先通过一个磁感应强度为 B、半径为 R 的圆形磁场区域,经该磁场偏转后,它恰好能沿 y 轴进入下
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